Kubernetes 클러스터에서 Worker Node(워커 노드)는 실제로 애플리케이션이 실행되는 컴퓨팅 리소스를 제공하는 노드입니다. 워커 노드는 Control Plane의 지시에 따라 컨테이너를 실행하고 관리하는 역할을 합니다. 일반적으로 여러 개의 워커 노드가 존재하며, 각각의 노드는 독립적으로 동작하지만 클러스터 전체의 일부분으로 관리됩니다.
1. Worker Node의 주요 구성 요소
1.1 Kubelet
- Kubernetes의 핵심 에이전트로, 각 워커 노드에서 실행됩니다.
- API Server와 통신하여 해당 노드에서 실행해야 할 Pod 및 컨테이너를 관리합니다.
- Pod의 상태를 지속적으로 모니터링하며, 이상이 발생하면 재시작 등의 조치를 수행합니다.
- 컨테이너 런타임(Container Runtime)과 상호작용하여 컨테이너의 라이프사이클을 관리합니다.
1.2 Kube-Proxy
- Kubernetes의 네트워크 구성 요소로, 네트워크 규칙을 관리하고 각 Pod 간 통신을 담당합니다.
- Kubernetes 서비스(Service)를 통해 트래픽을 적절한 Pod로 라우팅합니다.
- 클러스터 내부 네트워크뿐만 아니라 외부에서의 접근을 조율하는 역할을 수행합니다.
1.3 Container Runtime
- 컨테이너를 실행하는 역할을 합니다.
- 대표적인 컨테이너 런타임으로 Docker, containerd, CRI-O, gVisor 등이 있습니다.
- Kubernetes는 Container Runtime Interface(CRI)를 통해 다양한 컨테이너 런타임을 지원합니다.
2. Worker Node의 스케줄링 및 리소스 관리
2.1 Pod 배포 및 실행
- Scheduler가 할당한 Pod이 Kubelet을 통해 해당 노드에서 실행됩니다.
- Pod은 필요 리소스(CPU, 메모리)를 기반으로 적절한 노드에 배치됩니다.
Node Affinity,Taints and Tolerations,Pod Anti-Affinity등의 정책을 적용하여 최적의 배치 전략을 설정할 수 있습니다.
2.2 리소스 요청 및 제한
- Kubernetes는 Pod의 CPU, 메모리 사용량을 관리하기 위해
requests와limits를 설정할 수 있습니다. requests는 최소 보장 리소스,limits는 최대 사용 가능 리소스를 의미합니다.Resource Quotas를 활용하여 특정 네임스페이스에 할당할 수 있는 리소스를 제한할 수 있습니다.
2.3 Autoscaling
- Horizontal Pod Autoscaler(HPA): Pod 개수를 자동으로 조정하여 트래픽 변화에 대응합니다.
- Vertical Pod Autoscaler(VPA): Pod의 CPU 및 메모리 리소스를 자동으로 조정합니다.
- Cluster Autoscaler: 클러스터 내 노드 수를 자동으로 증감합니다.
3. Worker Node의 네트워크 및 보안
3.1 Pod 네트워크 및 CNI(Container Network Interface)
- Kubernetes의 네트워크는 CNI 플러그인을 통해 설정됩니다.
- 대표적인 CNI 플러그인: Calico, Flannel, Cilium, Weave Net
- 각 Pod는 고유한 IP 주소를 가지며, 클러스터 내부 네트워크를 통해 통신합니다.
3.2 네트워크 정책(Network Policies)
- 특정 Pod 간 통신을 제한하는 보안 정책을 정의합니다.
Ingress및Egress규칙을 설정하여 외부 및 내부 트래픽을 제어할 수 있습니다.
3.3 보안 강화
- Pod Security Policy(PSP) 또는 Pod Security Admission(PSA)을 활용하여 보안 정책을 적용합니다.
- RBAC(Role-Based Access Control)을 설정하여 노드와 Pod의 권한을 제한합니다.
Seccomp,AppArmor,SELinux등을 활용하여 컨테이너 보안을 강화할 수 있습니다.
4. Worker Node의 유지보수 및 모니터링
4.1 로깅 및 모니터링
- Kubernetes 노드 및 애플리케이션의 상태를 모니터링하기 위해 Prometheus, Grafana, ELK Stack(Elasticsearch, Logstash, Kibana) 등을 활용할 수 있습니다.
kubectl logs명령어를 사용하여 Pod의 로그를 확인할 수 있습니다.
4.2 노드 상태 관리
kubectl get nodes를 사용하여 노드 상태(Ready,NotReady,Unknown등)를 확인합니다.- 특정 노드를 유지보수 모드로 설정하기 위해
kubectl cordon및kubectl drain명령어를 사용할 수 있습니다.
4.3 장애 감지 및 복구
- Kubernetes는 Self-Healing(자체 복구) 기능을 제공하여 실패한 Pod을 자동으로 재시작합니다.
- 노드 장애 발생 시, 해당 노드에서 실행 중이던 Pod은 다른 노드로 재배치됩니다.
Node Controller가 주기적으로 노드 상태를 점검하고, 일정 시간 동안 응답이 없으면 해당 노드를 클러스터에서 제거합니다.
5. 결론
Kubernetes Worker Node는 컨테이너를 실행하고 관리하는 핵심 인프라 요소로, Kubelet, Kube-Proxy, Container Runtime 등의 구성 요소를 포함합니다. 네트워크 및 보안 강화를 통해 안정적인 운영을 유지하며, 자동 확장 및 리소스 관리를 통해 효율적인 애플리케이션 배포를 지원합니다. 또한, 지속적인 모니터링과 유지보수를 통해 장애를 예방하고 신속하게 복구할 수 있도록 해야 합니다.