이제 나도 클라우드 네이티브 전문가: 쿠버네티스 구축부터 운영 완전 정복

클라우드 네이티브와 쿠버네티스를 이야기할 때 빼놓을 수 없는 핵심 기술이 바로 컨테이너입니다. 이번 장에서는 컨테이너가 어떻게 독립적인 환경을 제공하고, 효율적으로 자원을 사용하며, 쉽게 배포될 수 있는지 그 비밀을 파헤쳐 보겠습니다. 마치 마법처럼 보이지만, 실제로는 몇 가지 핵심적인 리눅스 기술들의 조합으로 이루어져 있습니다. 이 기술들을 이해하는 것은 쿠버네티스를 더 깊이 이해하고 효과적으로 활용하는 데 필수적입니다.

먼저 네임스페이스(Namespaces)에 대해 알아보겠습니다. 컨테이너가 마치 독립된 서버처럼 작동할 수 있는 이유는 바로 이 네임스페이스 덕분입니다. 네임스페이스는 하나의 시스템 내에서 프로세스가 사용할 수 있는 자원을 논리적으로 분리하는 기술입니다. 예를 들어, 특정 컨테이너 안에서 실행되는 프로세스는 자신만의 독립된 프로세스 ID(PID) 공간, 네트워크 인터페이스, 마운트 포인트 등을 갖게 됩니다. 이는 다른 컨테이너나 호스트 시스템과의 충돌을 방지하고, 각 컨테이너에게 격리된 실행 환경을 제공하는 핵심 원리입니다. 여러 세입자가 한 건물에 살지만 각자 다른 호실과 우편함을 갖는 것과 비슷하다고 생각하시면 이해하기 쉬울 것입니다. 이 격리성이 컨테이너를 가상 머신보다 훨씬 가볍고 빠르게 만드는 중요한 이유 중 하나입니다. 쿠버네티스는 이 네임스페이스 기술을 기반으로 파드(Pod) 내의 컨테이너들을 격리하고 관리합니다.

다음으로 컨트롤 그룹(cgroups)입니다. 컨테이너들이 서로 격리되어 실행된다고 해도, 결국 호스트 시스템의 CPU, 메모리, 디스크 I/O와 같은 자원을 공유하게 됩니다. 만약 특정 컨테이너가 자원을 무분별하게 사용한다면 다른 컨테이너나 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있겠죠? Cgroups는 바로 이러한 문제를 해결하기 위해 등장했습니다. 특정 컨테이너 또는 컨테이너 그룹이 사용할 수 있는 시스템 자원의 양(CPU 사용률, 메모리 한도 등)을 제한하고 관리하는 기능입니다. 이를 통해 시스템 관리자는 각 컨테이너에 할당된 자원을 명확히 제어하여, 전체 시스템의 안정성과 성능을 보장할 수 있습니다. 쿠버네티스에서는 파드나 컨테이너별로 자원 요청(request) 및 제한(limit)을 설정할 때 바로 이 cgroups 기술이 활용됩니다. 여러 애플리케이션을 안정적으로 동시에 운영해야 하는 클라우드 네이티브 환경에서 cgroups의 역할은 매우 중요합니다.

컨테이너를 실행하기 위한 모든 정보, 즉 애플리케이션 코드, 라이브러리, 실행 환경 등을 담고 있는 패키지가 바로 컨테이너 이미지입니다. 그런데 이 이미지는 매우 흥미로운 구조를 가지고 있습니다. 바로 레이어(Layer)라는 여러 개의 겹으로 이루어져 있다는 점입니다. 각 레이어는 이미지에 가해진 변경 사항(예: 운영체제 설치, 패키지 추가, 소스코드 복사 등)을 나타냅니다. 새로운 이미지를 만들거나 기존 이미지를 수정할 때, 이미 존재하는 레이어는 재사용하고 변경된 부분만 새로운 레이어로 추가합니다. 이러한 레이어 구조 덕분에 이미지를 저장하고 전송하는 것이 매우 효율적입니다. 변경되지 않은 부분은 공유하고, 변경된 부분만 다루기 때문에 디스크 공간과 네트워크 대역폭을 절약할 수 있습니다. 이는 애플리케이션을 빠르고 효율적으로 배포해야 하는 클라우드 네이티브 환경에서 큰 장점으로 작용하며, 쿠버네티스가 빠르게 애플리케이션을 배포하고 업데이트할 수 있는 기반이 됩니다.

마지막으로 살펴볼 것은 컨테이너 레지스트리입니다. 이렇게 만들어진 컨테이너 이미지를 어딘가에 저장하고, 필요할 때 가져와 사용할 수 있어야겠죠? 컨테이너 레지스트리가 바로 이 역할을 수행하는 이미지 저장소입니다. 마치 소스 코드를 관리하는 깃허브(GitHub)처럼, 컨테이너 레지스트리는 이미지의 버전을 관리하고, 여러 사람이나 시스템이 이미지를 공유하고 접근할 수 있도록 해줍니다. 쿠버네티스와 같은 오케스트레이션 도구는 이 레지스트리에서 필요한 이미지를 가져와(pull) 클러스터 내의 여러 노드에 컨테이너를 배포합니다. 공개 레지스트리도 있지만, 많은 기업에서는 보안이나 관리상의 이유로 자체적인 비공개(Private) 레지스트리를 구축하여 사용합니다. 안정적인 이미지 저장과 배포 파이프라인 구축에 있어 레지스트리는 필수적인 요소이며, 클라우드 네이티브 애플리케이션의 라이프사이클 관리에서 중심적인 역할을 담당합니다.

지금까지 살펴본 네임스페이스, 컨트롤 그룹, 컨테이너 이미지와 레이어, 그리고 컨테이너 레지스트리는 컨테이너 기술을 떠받치는 기둥과 같습니다. 컨테이너를 구성하는 이 핵심 기술 요소들의 작동 원리와 상호 관계를 파악하는 것은 클라우드 네이티브 환경을 성공적으로 활용하고 관리하는 핵심 역량이 될 것입니다.