Resource – 쿠버네티스 아키텍처: 컨테이너 오케스트레이션의 뼈대

쿠버네티스 아키텍처를 중심으로, 마스터와 워커 노드의 구조, 배포 흐름, 리소스 구성 단위, 하이브리드 클라우드 활용, 그리고 권한 및 자원 관리 방식까지 폭넓게 설명하는 내용을 담고 있습니다. 이 자료는 쿠버네티스의 핵심 구조와 운영 방식을 직관적으로 이해하려는 개발자나 IT 의사결정자들에게 매우 유익한 참고 자료가 됩니다. 특히 MSA, 클라우드 네이티브 환경에서 애플리케이션을 운영하려는 분들에게는 필수적인 기초지식이 됩니다. 쿠버네티스는 왜 복잡하게 보일까요?

쿠버네티스를 처음 마주하는 사람은 종종 이렇게 말합니다.

“너무 어렵다.” “용어가 생소하다.” “왜 이렇게 많은 컴포넌트가 필요하지?”

그 이유는 단순합니다. 쿠버네티스는 단일 서버가 아닌 분산 시스템을 안정적이고 자동으로 운영하도록 설계된 시스템이기 때문입니다. 고가용성, 자동화된 배포, 확장성, 장애 복구 같은 기능을 갖추려면 단순한 구조로는 부족합니다. 그 복잡성은 결국 ‘운영의 단순화’를 위한 것입니다.

이 자료는 그 복잡한 구조가 실제 어떤 원리로 동작하는지, 그리고 각 구성요소가 어떤 역할을 하는지를 명확히 보여줍니다. 특히 실무 관점에서 쿠버네티스를 도입하려는 기술 리더, 개발자, 운영자에게는 이해 없이 접근할 수 없는 설계 철학이 녹아 있습니다.

이 자료는 단순한 이론 설명을 넘어서, 현업 환경에서 반드시 맞닥뜨리는 쿠버네티스 구조와 운영 요소들을 실제 구성도와 함께 설명하고 있습니다. 특히 다음과 같은 경우에 매우 유용합니다.

• MSA나 클라우드 네이티브 구조를 기획 중인 CTO/PM
• DevOps 또는 플랫폼 엔지니어링을 도입하고자 하는 기술 리더
• 프라이빗/하이브리드 클라우드 인프라를 고려 중인 공공기관 및 대기업 IT 담당자

쿠버네티스 클러스터는 크게 두 부분으로 구성됩니다.

• Master (또는 Control Plane): 클러스터의 두뇌 역할을 합니다.
• Node (Worker Node): 실제 컨테이너가 실행되는 일꾼입니다.

이 구조는 단순히 역할을 분리한 것이 아니라, 장애 격리와 확장성 확보를 위한 핵심 설계 원칙을 담고 있습니다. 예를 들어 Master 노드가 죽더라도, 이미 실행 중인 컨테이너에는 큰 영향을 주지 않으며, Node 수는 수평 확장을 통해 자유롭게 조절할 수 있습니다.

Master는 여러 개의 핵심 컴포넌트로 구성되어 있으며, 이들이 협력하여 클러스터를 제어합니다.

• API Server: 클러스터의 모든 명령은 API Server를 통해 통신됩니다. 사용자는 kubectl을 이용해 Pod을 생성하거나 삭제하고, 그 요청은 API Server를 통해 etcd에 저장됩니다.
• etcd: 쿠버네티스의 상태를 저장하는 분산 Key-Value 스토어입니다. 구성 상태, 서비스 정보, 시크릿 등이 모두 여기에 기록됩니다.
• Scheduler: 새로 생성될 Pod의 위치(Node)를 결정합니다. CPU, 메모리, Node 상태 등을 고려하여 적절한 곳에 할당합니다.
• Controller Manager: 지속적으로 클러스터 상태를 모니터링하면서 원하는 상태와 실제 상태가 다를 경우 자동으로 조정합니다. 예를 들어, Pod이 죽으면 새로 생성합니다.

이 구조는 사람이 직접 개입하지 않아도 클러스터가 자율적으로 회복되고, 일관성을 유지하도록 돕는 핵심 메커니즘입니다.

Node는 실제로 컨테이너가 실행되는 곳으로, 다음과 같은 구성 요소가 포함됩니다.

• kubelet: Master와 통신하며 해당 Node에서 컨테이너(Pod)를 실행합니다.
• Container Runtime: 실제 컨테이너를 실행하는 소프트웨어로, Docker, containerd 등이 있습니다.
• kube-proxy: 클러스터 내 Pod 간 통신을 라우팅하고, 외부로부터의 트래픽을 올바른 Pod에 전달합니다.

즉, Master에서 생성 요청을 하면 kubelet이 이를 받아 Runtime에게 전달하고, 그 결과를 다시 Master에 보고하는 구조입니다. kube-proxy는 네트워크 요청을 중계합니다.

발표자료의 9페이지에서는 쿠버네티스의 실제 배포 흐름이 설명됩니다.

1. 사용자가 kubectl apply를 통해 배포를 요청
2. API Server가 요청을 받고 etcd에 저장
3. Controller가 새로 배포된 리소스를 감지하고 ReplicaSet 생성
4. Scheduler가 Node를 선택하고 Pod을 배정
5. kubelet이 컨테이너를 실행
6. kube-proxy가 네트워크 라우팅을 설정

이 흐름은 단순히 “컨테이너 실행“에 그치지 않고, 자원 할당, 상태 관리, 네트워크 설정까지 자동으로 수행되기 때문에 서비스 안정성과 확장성을 확보하는 데 결정적입니다.

쿠버네티스에서는 단순히 컨테이너를 띄우는 것만으로는 외부에서 접근할 수 없습니다. 그 사이에 Service, Ingress, Load Balancer 등의 구조가 존재합니다.

예를 들어, 외부 사용자가 애플리케이션에 접근하려면 다음과 같은 경로를 따릅니다.

• Load Balancer → Ingress → Service → Pod

이 구조는 보안과 확장성, 그리고 내부 마이크로서비스 구조 보호를 위한 필수적인 계층입니다. 특히 서비스가 스케일 아웃되더라도, 외부 사용자는 변화를 인식하지 못하게 할 수 있습니다.

쿠버네티스는 단일 Master가 장애를 일으킬 경우를 대비해 고가용성 구성(HA)을 지원합니다. 여러 Master 노드를 둬서 클러스터의 뇌를 복제해 놓는 셈입니다. 발표자료에는 이러한 구조를 실제로 어떻게 구성하는지도 잘 설명돼 있으며, 이 구성은 특히 금융, 공공, 제조 영역에서 필수적입니다.

또한 하이브리드 클라우드 구성 예시도 포함되어 있는데, 이는 프라이빗과 퍼블릭 클라우드를 연결하여 유연한 워크로드 이동을 가능하게 합니다. 클러스터가 물리적 위치에 종속되지 않는다는 점은 디지털 전환 시대에서 매우 중요한 유연성 요소입니다.

기업 환경에서 다수의 팀이 동일한 클러스터를 사용할 경우, RBAC(Role-Based Access Control)와 Namespace를 통해 리소스를 분리하고 접근을 제어해야 합니다.

• Namespace: 논리적인 격리 단위
• Role/RoleBinding: 특정 Namespace 내 권한 관리
• ClusterRole/ClusterRoleBinding: 클러스터 전체에 대한 권한 관리

이는 다수의 개발팀, 운영팀, QA팀이 하나의 인프라에서 공존할 수 있도록 돕는 쿠버네티스의 조직적 특징을 보여줍니다.

쿠버네티스는 단순한 컨테이너 오케스트레이션 도구를 넘어, 클라우드 네이티브 애플리케이션 운영의 표준이 되어가고 있습니다.

이 아키텍처를 정확히 이해하는 것은 쿠버네티스를 효율적으로 활용하기 위한 필수 전제입니다. 특히 MSA나 AI 워크로드, 그리고 멀티테넌시 환경까지 아우르는 복잡한 현대적 인프라 환경에서는, 이러한 구조적 이해가 결국 안정성, 확장성, 그리고 자동화의 근간이 됩니다. 해당 자료는 그런 구조적 통찰을 제공하는 좋은 출발점이 될 수 있습니다.

• [이제 나도 MSA 전문가] 쿠버네티스 기술(Kubernetes)