Cluster

Cluster란?

• Kubernetes를 배포하면 Cluster를 얻는다

• Kubernetes Cluster는 컨테이너화된 애플리케이션을 실행하는 node 라고 하는 worker machine들의 집합이다

• 모든 cluster는 최소 하나 이상의 worker node 를 가진다

Cluster Architecture

하드웨어 수준에서 Kubernetes Cluster는 여러 node로 구성되며, 두 가지 유형으로 나눌 수 있다

1. 마스터 노드

   전체 Kubernetes system을 제어하고, 관리하는 Kubernetes Control Plane 을 실행한다

2. 워커 노드

   실제 배포되는 container application을 실행한다

Control Plane

Control Plane은 Cluster를 제어하고 작동시킨다

하나의 master node에서 실행하거나 여러 node로 분할되고 복제되어 고가용성을 보장할 수 있는 아래 요소들로 구성된다

Kubernetes API Server

API Server는 Kubernetes API를 노출하는 component이다

사용자, Control Plane 구성 요소와 통신한다

kube-apiserver

• kube-apiserver는 수평으로 확장 되도록 디자인되었다

  • 즉, 더 많은 인스턴스를 배포해서 확장할 수 있다

• 여러 kube-apiserver 인스턴스를 실행하고, 인스턴스간의 traffic을 균형있게 조절할 수 있다

Scheduler

Node가 배정되지 않은 새로 생성된 Pod를 감지하고, 실행할 node를 선택하는 component

• Application의 배포를 담당한다

  • Application의 배포 가능한 각 구성 요소를 worker node에 할당한다

• Scheduling 을 위해 고려되는 요소는 아래와 같다

  • 개별/총체적 Resource requirements

  • Hardware/Software Policy 제약

  • Affinity & anti-affinity 명세

  • Data 지역성

  • Workload 간 간섭

  • Deadline

Controller Manager

Controller process를 실행하는 component

• 구성 요소의 복제본, worker node 추적, node 장애 처리 등과 같은 cluster 단의 기능을 수행한다

• 논리적으로 각 controller는 분리된 process 지만, 복합성을 낮추기 위해 하나의 binary로 compile되고, 단일 process 내에서 실행된다

Controller Types

• Node controller

  • Node가 다운되었을 때 알리고, 응답하는 것에 대한 책임을 진다

• Job controller

  • 일회성 Job object를 추적하고, 해당 작업이 실행될 수 있게 Pod를 생성한다

• Endpoints controller

  • Service와 Pod를 연결시킨다

• Service Account & Token controllers

  • 새로운 Namespace에 대한 default account와 API access token을 생성한다

etcd

Cluster 구성을 지속적으로 저장하는 신뢰할 수 있는 key-value 구조의 분산 데이터 저장소 이다

💡 Control Plane의 구성 요소는 Cluster 상태를 유지하고 제어하지만, application을 실행하진 않는다 → 이것은 Node에서 이루어진다

Node

Worker Node는 container화된 application을 실행하는 시스템이다

Application을 실행하고 모니터링하며, application에 서비스를 제공하는 작업은 아래의 구성요소에 의해 수행된다

Container Runtime

Container 실행을 담당한다

Container를 실행하는 Docker, containerd , CRI-O 또는 Kubernetes CRI (컨테이너 런타임 인터페이스) 구현한 소프트웨어를 지원한다

Kubelet

API Server와 통신하고 node의 container를 관리한다

• Cluster의 각 node에서 실행되는 agent이며, Pod에서 container가 동작하도록 관리한다

• 다양한 매커니즘을 통해 PodSpec 의 집합을 받아서 container가 해당 Pod 스펙에 따라 정상적으로 동작하는지 관리한다

• Kubernetes를 통해 생성되지 않은 container는 관리하지 않는다

Kube-proxy

Application 구성 요소 간에 네트워크 트래픽을 로드밸런싱 하는 Kube-Proxy

• Cluster의 각 node에서 실행되는 네트워크 프록시 로, Kubernetes service 개념의 구현부이다

• Node의 네트워크 규칙을 유지/관리한다

  • 네트워크 규칙이 내부 네트워크 session 이나 cluster 밖에서 pod로 네트워크 통신을 할 수 있게 해준다