📌 Kubernetes 아키텍처 완벽 분석: Master Node와 Worker Node의 역할

 

1️⃣ Kubernetes는 어떻게 동작할까?

 

이전 글에서 **Kubernetes의 기본 개념(Cluster, Node, Pod)**을 배웠습니다.

이제 Kubernetes 클러스터의 전체 아키텍처를 깊이 있게 분석해 보겠습니다.

 

Kubernetes는 **Master Node(제어부)**와 **Worker Node(실행부)**로 구성됩니다.

Master Node는 클러스터의 “두뇌” 역할을, Worker Node는 “일꾼” 역할을 수행합니다.

 

아래 다이어그램을 보며 함께 살펴볼까요? 👀

 

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2️⃣ Kubernetes 아키텍처 개요

 

📌 Kubernetes 아키텍처의 주요 구성 요소

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| 🏢 Master Node           |     | 🚀 Worker Node 1         |
|--------------------------|     |---------------------------|
| 📡 API Server           | <-> | 🔌 Kubelet               |
| 📦 etcd (Storage)       | <-> | 🛰️ Kube-proxy            |
| 🎯 Scheduler            |     | 🏗️ Pod 1 (Nginx)         |
| 📊 Controller Manager  |     | 🏗️ Pod 2 (Redis)         |
+--------------------------+     +---------------------------+
                                     
                                   +---------------------------+
                                   | 🚀 Worker Node 2         |
                                   |---------------------------|
                                   | 🔌 Kubelet               |
                                   | 🛰️ Kube-proxy            |
                                   | 🏗️ Pod 3 (MongoDB)       |
                                   +---------------------------+

✅ Master Node → 클러스터를 관리하고 명령을 내림

✅ Worker Node → 실제 컨테이너(Pod)를 실행

✅ API Server → 모든 통신의 중심

✅ Scheduler → Pod의 배치를 결정

✅ Controller Manager → 시스템의 상태를 지속적으로 감시

✅ etcd → 클러스터 데이터를 저장

 

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3️⃣ Master Node의 구성 요소

 

Master Node는 Kubernetes 클러스터의 두뇌 역할을 합니다.

각 컴포넌트가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

 

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✅ 3.1 API Server (kube-apiserver)

 

Kubernetes의 모든 요청을 처리하는 중앙 관제탑 🚦

 

📌 API Server의 역할

• kubectl 명령어를 받아들이고 클러스터와 통신

• Kubernetes의 모든 내부 서비스가 API Server를 통해 데이터 교환

• JSON 및 YAML을 사용해 클러스터 리소스를 관리

 

📌 실제 예제

kubectl get pods   # -> API Server가 요청을 처리

✅ API Server는 Kubernetes의 입구(Gateway) 역할을 한다.

 

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✅ 3.2 etcd (클러스터 상태 저장소)

 

Kubernetes의 데이터베이스, 모든 상태 정보 저장 🗄

 

📌 etcd의 역할

• 클러스터의 모든 상태 정보(배포된 Pod, 노드 상태 등)를 저장

• key-value 형태로 데이터를 저장

• Master Node가 클러스터의 상태를 유지하는 핵심 요소

 

📌 etcd에 저장된 데이터 예시

{
  "nodes": {
    "worker-node-1": { "status": "Ready" },
    "worker-node-2": { "status": "NotReady" }
  }
}

✅ API Server는 etcd에 데이터를 읽고/쓰기 때문에 매우 중요한 요소!

 

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✅ 3.3 Scheduler (Pod 배치 담당)

 

Pod가 어디에서 실행될지 결정하는 역할 🎯

 

📌 Scheduler의 역할

• 새로운 Pod가 생성될 때, 적절한 Worker Node를 선택

• CPU, 메모리, 리소스 가용성을 고려하여 배치

 

📌 실제 예제 (Pod가 생성될 때 스케줄링 과정)

kubectl run nginx --image=nginx

✅ Scheduler가 적절한 Worker Node를 찾아 Pod를 배치!

 

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✅ 3.4 Controller Manager (자동 복구 및 관리)

 

Kubernetes 시스템의 지속적인 상태 감시 및 복구 🛠

 

📌 Controller Manager의 역할

• ReplicaSet을 관리하여 Pod 개수 자동 유지

• 노드 장애 발생 시 새로운 Pod를 다른 노드에 배치

• 서비스 디스커버리와 네트워크 설정 조정

 

📌 Controller Manager의 자동 복구 예제

kubectl scale deployment my-app --replicas=3

✅ Pod 하나가 삭제되면 Controller Manager가 자동으로 새로운 Pod 생성!

 

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4️⃣ Worker Node의 구성 요소

 

Worker Node는 애플리케이션을 실행하는 노드입니다.

여기에서 Kubelet, Kube-proxy, 컨테이너 런타임이 핵심 역할을 합니다.

 

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✅ 4.1 Kubelet (Node의 핵심 관리자)

 

Worker Node에서 Pod를 실행하고 상태를 모니터링하는 Agent 🤖

 

📌 Kubelet의 역할

• API Server와 지속적으로 통신

• Pod을 생성하고 컨테이너 상태를 체크

• 컨테이너가 정상적으로 실행되지 않으면 자동 복구

 

📌 Kubelet 로그 확인 예제

journalctl -u kubelet -f

✅ Kubelet이 없으면 Kubernetes는 Pod를 실행할 수 없다!

 

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✅ 4.2 Kube-proxy (네트워크 트래픽 관리)

 

Worker Node에서 네트워크 트래픽을 라우팅하는 역할 🛰

 

📌 Kube-proxy의 역할

• 클러스터 내부의 네트워크 트래픽을 관리

• 서비스 간 통신을 위한 로드 밸런싱 제공

 

📌 Pod 간 통신을 위한 Kube-proxy 설정 예제

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080

✅ Kube-proxy가 Pod와 서비스 간 트래픽을 자동으로 라우팅!

 

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✅ 4.3 컨테이너 런타임 (Container Runtime)

 

Pod 내부에서 컨테이너를 실행하는 역할 🐳

 

📌 Container Runtime의 역할

• Docker, containerd, CRI-O 등의 컨테이너 실행 엔진을 통해 Pod 내부의 컨테이너 실행

• Kubelet과 연동하여 컨테이너 상태 관리

 

📌 컨테이너 런타임 종류

• Docker

• containerd

• CRI-O

 

✅ Kubernetes는 다양한 컨테이너 런타임을 지원!

 

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📌 결론: Kubernetes 아키텍처 요약

 

구성 요소역할

API Server	클러스터의 모든 요청을 처리
etcd	클러스터의 상태를 저장
Scheduler	Pod를 적절한 Worker Node에 배치
Controller Manager	클러스터의 상태를 지속적으로 감시
Kubelet	Worker Node에서 Pod 실행 및 관리
Kube-proxy	네트워크 트래픽을 라우팅

🔥 Kubernetes는 자동화된 컨테이너 오케스트레이션을 제공하는 강력한 플랫폼!