[GCP 공부] kubernetes에 대한 짤막한 공부

※ 필자는 초초초보자입니다.

※ 틀린 내용에 대한 피드백은 언제든지 환영합니다.

 

 

GCP 공부하다가 google kubernetes engine에 대한 주제가 나왔기 때문에

kubernetes를 한번 공부하고 넘어가려고 한다.

 

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✅ kubernetest(쿠버네티스) 정의?

- 쿠버네티스란 명칭은 키잡이(helmsman)나 파일럿을 뜻하는 그리스어에서 유래되었다고 한다.

- kube 또는 k8s라고 표기하기도 한다.

 

- 쿠버네티스는 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링, 관리해주는 오픈소스 시스템이다.

 

출처 : https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

쿠버네티스란 무엇인가?

 

 

✅ 컨테이너?

공식 문서를 한참동안 읽어봤는데, 너무 어렵다.. 

그래서 왜 쿠버네티스가 생겼는지를 먼저 알아보기로 했다.

 

일단 컨테이너에 대한 이해부터 시작했다. kubernetes는 컨테이너를 필수로 이해해야 한다고 해서 말이다..

 

기본적으로 애플리케이션을 만들면 사람들이 쓸 수 있도록 세상에 알리고(?)

사람들은 애플리케이션을 다운로드 받아서 PC에서 실행하게 된다.

 

사용자는 PC에서 다운로드 받아 애플리케이션을 실행하면 끝나지만

반대쪽의 애플리케이션을 제공하는 회사측은 서버에 애플리케이션을 올려놓고 365일 24시간 실행시켜야한다.

(클라이언트의 애플리케이션과는 다른 모습의 애플리케이션이겠지만..)

 

kubernetes의 공식 사이트에서는 컨테이너 개발 시대에 대한 이야기를 해주고 있다.

서버에 애플리케이션을 올려서 실행시켜야 한다는 사실을 생각하면 읽어보면 좋을 것 같다.

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※ 본 내용은 kubernetes 공식 문서의 내용입니다.

(출처 : https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/)

 

그림 출처 : https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

 

전통적인 배포 시대 :

초기 조직은 애플리케이션을 물리 서버에서 실행했었다. 한 물리 서버에서 여러 애플리케이션의 리소스 한계를 정의할 방법이 없었기에, 리소스 할당의 문제가 발생했다. 예를 들어 물리 서버 하나에서 여러 애플리케이션을 실행하면, 리소스 전부를 차지하는 애플리케이션 인스턴스가 있을 수 있고, 결과적으로는 다른 애플리케이션의 성능이 저하될 수 있었다. 이에 대한 해결책은 서로 다른 여러 물리 서버에서 각 애플리케이션을 실행하는 것이 있다. 그러나 이는 리소스가 충분히 활용되지 않는다는 점에서 확장 가능하지 않았으므로, 물리 서버를 많이 유지하기 위해서 조직에게 많은 비용이 들었다.

 

가상화된 배포 시대: 

그 해결책으로 가상화가 도입되었다. 이는 단일 물리 서버의 CPU에서 여러 가상 시스템 (VM)을 실행할 수 있게 한다. 가상화를 사용하면 VM간에 애플리케이션을 격리하고 애플리케이션의 정보를 다른 애플리케이션에서 자유롭게 액세스 할 수 없으므로, 일정 수준의 보안성을 제공할 수 있다.

가상화를 사용하면 물리 서버에서 리소스를 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 쉽게 애플리케이션을 추가하거나 업데이트할 수 있고 하드웨어 비용을 절감할 수 있어 더 나은 확장성을 제공한다. 가상화를 통해 일련의 물리 리소스를 폐기 가능한(disposable) 가상 머신으로 구성된 클러스터로 만들 수 있다.

각 VM은 가상화된 하드웨어 상에서 자체 운영체제를 포함한 모든 구성 요소를 실행하는 하나의 완전한 머신이다.

 

컨테이너 개발 시대: 

컨테이너는 VM과 유사하지만 격리 속성을 완화하여 애플리케이션 간에 운영체제(OS)를 공유한다. 그러므로 컨테이너는 가볍다고 여겨진다. VM과 마찬가지로 컨테이너에는 자체 파일 시스템, CPU 점유율, 메모리, 프로세스 공간 등이 있다. 기본 인프라와의 종속성을 끊었기 때문에, 클라우드나 OS 배포본에 모두 이식할 수 있다.

(중략)

 

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처음에는 물리 서버를 통해 애플리케이션을 실행했는데

여러 애플리케이션을 실행하기에는 한계가 있어서 가상화가 도입됐다고 한다.

 

vmware에서 가상 머신을 여러개 실행시키는 것처럼

각각의 애플리케이션을 가상 머신 안에서 실행시키는 방법으로 가상화가 도입되었고,

덕분에 서로 다른 물리 서버에서 애플리케이션을 실행시키는 것처럼 아주 좋은 효과를 누리고 있었다.

(물리 서버를 도입하는 것보다는 절감된 비용으로)

 

이후 애플리케이션 간 운영체제를 공유하는 컨테이너가 발전하였다고 한다.

사실 컨테이너가 갑자기 등장하거나 발전한건 아니고, 이미 수십 년 전부터 존재하였다고 한다.

 

 

컨테이너에 대해서 더욱 깊게 이해하고 싶다면, chroot, 네임 스페이스, cgroup을 먼저 이해하면 좋다고 한다.

이 세가지 기술을 조합해서 컨테이너 기술이 본격적으로 발전했기 때문이라고 한다.

 

따라서 이 세가지 기술을 이해하면, 왜 '컨테이너가 프로세스 그 자체'라고 하는 것인지도 이해할 수 있다.

이에 대한 자료는 아래의 참고자료를 보면 좋을 것 같다.

 

참고자료 : https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?memberNo=2521903&volumeNo=21385900

서버 가상화: 가상머신(VM)과 컨테이너

 

 

✅ VM(가상 머신)과 컨테이너의 차이?

레드헷(redhat)의 설명에 따르면 컨테이너와 vm(가상 머신)의 차이는 다음과 같다고 한다.

 

❖ 가상 머신(VM)

인프라 관리자, 시스템 관리자가 효율성을 높이려고 수행했던 업무에 중점을 둔다.

(즉, 인프라 관리자와 시스템 관리자가 편하게 업무를 수행하는데 초점을 둔다)

 

❖ 컨테이너(Containers)

애플리케이션 개발자에 초점을 맞추고,

애플리케이션을 제어하기 위해 경량화된 방법을 사용할 수 있도록 한다.

컨테이너는 운영하는 프로세스 그 자체이며,

컨테이너는 애플리케이션 개발자가 구축하는 이미지일 뿐이라고 한다.

개발자들은 개발 프로젝트에서 서로 컨테이너 이미지를 공유하여 협력하는 것이 가능하다.

(덕분에 개발자가 컨테이너를 직접 배포할 수도 있다)

 

출처 : https://youtu.be/ZQlQumDZ0Zw

 

가상 머신과 컨테이너의 차이를 그림으로 보면 다음과 같다.

그림 출처 : https://www.redhat.com/ko/topics/containers/containers-vs-vms

 

- 가상 머신은 호스트 시스템(내 PC의 실제 물리 시스템)에서 다수의 게스트 OS(가상 머신 안에 있는 OS)를 구동할 수 있게 해주는 소프트웨어가 필요하다. 이 소프트웨어를 "하이퍼바이저"라고 한다.

- 컨테이너도 가상화와 마찬가지로

   여러개의 컨테이너를 관리, 조율(생성하거나 배포, 삭제하거나 등)해야 한다.

   이렇게 관리, 조율하는 것을 '컨테이너 오케스트레이션'이라고 하고

   이 관리, 조율하는 툴/플랫폼/서비스를 '컨테이너 오케스트레이션 툴/플랫폼/서비스' 라고 부른다고 한다.

 

더 자세한 사항은 아래의 레드헷과 IBM 글을 읽어보자.

 

참고로, 컨테이너가 무조건 좋다, VM이 무조건 좋다라고 말할 수 없으며

용도에 따라 컨테이너나 VM 등 필요한 기술을 선택해야한다고 한다.

 

출처 : https://www.redhat.com/ko/topics/containers/containers-vs-vms

컨테이너와 VM 비교

 

참고자료 : https://www.ibm.com/kr-ko/cloud/learn/containers

 

개인적인 생각으로,

기존의 VM(가상 머신)도 충분히 훌륭한 기술이지만,

애플리케이션을 만드는 개발자 입장에서 제일 필요한 부분은 '애플리케이션(프로그램)'이며

가상 머신은 운영체제도 포함되어 있고 애플리케이션도 포함되어 있는 하나의 시스템 그 자체이다보니,

이걸 애플리케이션 개발할 때마다/필요할 때마다 개발자들끼리 공유하기엔 너무 용량이 크고

OS 등을 모두 제외하고 딱 실행중인 프로그램(=프로세스)만 똑 떼와서 공유하기 편하게 만들면(이미지로 만들면)

용량도 작고, (애플리케이션 개발자 입장에서) 필요한 부분만 공유할 수도 있고 여러모로 장점이 많다 싶어서

컨테이너라는 것이 발전하는 건 아닐까.

 

✅ 쿠버네티스(kubernetes)를 정리하면

이제 쿠버네티스를 어느정도 이해할 수 있을 것 같다.

 

처음에 "쿠버네티스는 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링, 관리해주는 오픈소스 시스템"이라고 했다.

 

또한 VM과 컨테이너의 차이점을 찾아보면서 

"컨테이너도 가상화와 마찬가지로 여러개의 컨테이너를 관리, 조율(생성하거나 배포, 삭제하거나 등)해야 한다.

이렇게 관리, 조율하는 것을 '컨테이너 오케스트레이션'이라고 하고

관리, 조율하는 툴/플랫폼/소프트웨어를 '컨테이너 오케스트레이션 툴/플랫폼/서비스' 라고 부른다"까지 정리했다.

 

즉, 쿠버네티스(kubernetes)는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼에 해당한다. 구글에서 개발했다.

 

컨테이너 오케스트레이션 플랫폼은 이 외에도

- 아파치(apache)에서 만든 docker, 

- redhat의 OpenShift

- AWS의 Elastic Container Service(ECS) 등등이 있다고 한다.

 

 

#쿠버네티스 하나를 이해하기 위해서 굉장히 긴 길을 걸어온 것 같다.