쿠버네티스 클러스터 고가용성 구성

byCode Keeper •

쿠버네티스 클러스터 고가용성 구성

- 고가용성 클러스터 구축 방법
- 키워드: 쿠버네티스 고가용성, Kubernetes HA 클러스터


서론


쿠버네티스(Kubernetes)는 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장 및 관리를 자동화하는 강력한 플랫폼입니다. 그러나 대규모 애플리케이션을 운영할 때는 서비스의 가용성과 안정성을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 이를 위해 쿠버네티스 클러스터를 고가용성(High Availability, HA)으로 구성하는 방법을 알아보겠습니다. 이번 포스팅에서는 쿠버네티스 고가용성 클러스터의 개념과 구축 방법을 초보자도 이해할 수 있도록 자세히 설명합니다.


본론


고가용성(HA) 클러스터란?


고가용성(HA) 클러스터는 시스템 장애 시에도 서비스의 지속적인 운영을 보장하기 위해 여러 노드와 컴포넌트가 중복된 환경을 의미합니다. 고가용성 클러스터는 서비스 중단을 최소화하고, 안정성을 극대화하여 사용자 경험을 향상시킵니다.


고가용성 클러스터의 구성 요소


  1. 마스터 노드(Master Node)
    • API 서버(API Server): 클러스터의 진입점으로, 모든 REST 명령을 처리합니다.
    • etcd: 클러스터 데이터를 저장하는 분산 키-값 데이터베이스입니다.
    • 컨트롤러 매니저(Controller Manager): 클러스터 상태를 관리하는 컨트롤러의 집합입니다.
    • 스케줄러(Scheduler): 노드에 파드를 할당하는 역할을 합니다.

  2. 워커 노드(Worker Node)
    • kubelet: 각 노드에서 컨테이너의 실행을 관리합니다.
    • kube-proxy: 네트워크 프록시와 로드 밸런서를 관리합니다.
    • 컨테이너 런타임: 컨테이너를 실행하는 소프트웨어입니다.

고가용성 클러스터 구축 방법


1. etcd 클러스터 구성


etcd는 클러스터의 상태 정보를 저장하므로, 고가용성을 위해 다중 노드로 구성합니다.


version: '3'
services:
  etcd1:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.3.12
    container_name: etcd1
    environment:
      - ETCD_NAME=etcd1
      - ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=http://etcd1:2380
      - ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380
      - ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379
      - ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd1:2379
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
  etcd2:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.3.12
    container_name: etcd2
    environment:
      - ETCD_NAME=etcd2
      - ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=http://etcd2:2380
      - ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380
      - ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379
      - ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd2:2379
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
  etcd3:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.3.12
    container_name: etcd3
    environment:
      - ETCD_NAME=etcd3
      - ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=http://etcd3:2380
      - ETCD_LISTEN_PEER_URLS=http://0.0.0.0:2380
      - ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379
      - ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://etcd3:2379
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
      - ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

2. 마스터 노드 설정


다중 마스터 노드를 설정하여 API 서버, 컨트롤러 매니저, 스케줄러 등의 컴포넌트를 중복 배치합니다. kubeadm을 사용하여 마스터 노드를 설정합니다.


  1. 첫 번째 마스터 노드

kubeadm init --control-plane-endpoint "<LOAD_BALANCER_DNS>:6443" --upload-certs

출력된 토큰과 인증서를 기록합니다.


  1. 추가 마스터 노드

kubeadm join <LOAD_BALANCER_DNS>:6443 --token <TOKEN> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<HASH> --control-plane --certificate-key <CERTIFICATE_KEY>

3. 로드 밸런서 구성


고가용성을 위해 API 서버 앞에 로드 밸런서를 구성합니다. 예를 들어, Nginx를 사용할 수 있습니다.


upstream kube_apiserver {
    server master1:6443;
    server master2:6443;
    server master3:6443;
}

server {
    listen 6443;
    proxy_pass kube_apiserver;
}

4. 워커 노드 설정


워커 노드는 클러스터에 가입하여 파드를 실행합니다.


kubeadm join <LOAD_BALANCER_DNS>:6443 --token <TOKEN> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<HASH>

고가용성 클러스터 관리


헬스 체크


쿠버네티스 클러스터의 헬스 체크를 주기적으로 수행하여 각 컴포넌트가 정상적으로 작동하는지 확인합니다.


kubectl get componentstatuses
kubectl get nodes

로그 모니터링


로그를 모니터링하여 오류를 조기에 감지하고 대응합니다.


kubectl logs -f <POD_NAME> -n kube-system

업그레이드


클러스터를 업그레이드할 때는 중단 시간을 최소화하기 위해 롤링 업그레이드를 수행합니다.


kubectl set image deployment/<DEPLOYMENT_NAME> <CONTAINER_NAME>=<NEW_IMAGE>

고가용성 클러스터 구축 팁


  1. 다중 마스터 노드 구성: 단일 장애 지점을 제거하기 위해 최소 3개의 마스터 노드를 구성합니다.
  2. etcd 클러스터 분산: etcd 클러스터를 다중 노드에 분산 배치하여 데이터 가용성을 보장합니다.
  3. 로드 밸런서 사용: API 서버 앞에 로드 밸런서를 배치하여 트래픽을 균등하게 분산합니다.
  4. 모니터링 및 알림 설정: Prometheus와 Grafana 같은 모니터링 도구를 사용하여 클러스터 상태를 지속적으로 모니터링하고, 이상 징후가 발견되면 알림을 설정합니다.
  5. 정기적인 백업: etcd 데이터와 클러스터 설정을 정기적으로 백업하여 장애 발생 시 복구할 수 있도록 합니다.

결론


쿠버네티스 클러스터의 고가용성은 서비스 중단을 최소화하고, 안정성을 높이는 데 필수적입니다. 이번 포스팅에서는 고가용성 클러스터의 개념과 구축 방법, 관리 방법을 자세히 설명했습니다. 이를 통해 안정적이고 신뢰할 수 있는 쿠버네티스 환경을 구축할 수 있기를 바랍니다.


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