Kubernetes란 무엇이며 어떤 문제를 해결하는가?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Kubernetes**(흔히 **K8s**로 줄여 씀)는 오픈소스 **컨테이너 오케스트레이션(container orchestration)** 플랫폼이다. 여러 대의 머신으로 이루어진 클러스터 전반에서 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 스케일링, 네트워킹, 자가 치유를 자동화하므로, 당신은 *원하는 상태(desired state)*만 기술하면 Kubernetes가 현실을 그 상태에 맞추기 위해 끊임없이 작동한다.

## 문제: 대규모로 컨테이너를 운영하는 것은 어렵다

```text
You have containers (from Docker), but in production you must also answer:
  → 각 컨테이너는 어느 머신에서 실행되는가? (scheduling)
  → 컨테이너가 크래시되면? (self-healing / restarts)
  → 노드 전체가 죽으면? (다른 곳에 재스케줄)
  → 50개의 replica가 서로를 찾아 통신하려면? (service discovery)
  → 무중단으로 새 버전을 롤아웃하려면? (rolling updates)
  → 트래픽 급증 시 replica를 3개에서 30개로 늘리려면? (autoscaling)
많은 서버에 걸쳐 이 모든 것을 수작업으로 하는 것은 확장되지 않는다.
```

## 해결책: 선언적(declarative) 오케스트레이션

원하는 것을 기술한 **manifest**를 제출하면, 클러스터의 **control loop**가 시스템을 그 상태로 몰고 간다:

```yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
spec:
  replicas: 3            # "항상 3개의 복제본이 실행되기를 원한다"
  selector:
    matchLabels: { app: web }
  template:
    metadata:
      labels: { app: web }
    spec:
      containers:
        - name: web
          image: nginx:1.27
          ports:
            - containerPort: 80
```

```bash
kubectl apply -f web.yaml     # 원하는 상태를 선언
kubectl get pods              # Kubernetes가 3개의 Pod를 생성하고 스케줄링함
```

Pod가 죽으면 Kubernetes는 차이(실행 중 2개 vs 원하는 3개)를 감지하고 자동으로 대체본을 생성한다.

## Kubernetes가 제공하는 것

```text
✓ SCHEDULING       — 리소스 및 제약 조건에 따라 Pod를 노드에 배치
✓ SELF-HEALING     — 실패한 컨테이너 재시작, 죽은 Pod/노드 대체
✓ SERVICE DISCOVERY— Pod 그룹에 대한 안정적인 가상 IP와 DNS 이름
✓ LOAD BALANCING   — 정상 replica들에 트래픽 분산
✓ ROLLING UPDATES  — 무중단으로 새 버전 배포, 실패 시 롤백
✓ SCALING          — 수동 또는 자동 (Horizontal Pod Autoscaler)
✓ CONFIG & SECRETS — 이미지 재빌드 없이 설정 주입
✓ STORAGE ORCHESTRATION — 워크로드에 영구 볼륨 연결
```

## 선언적(declarative) vs 명령적(imperative)

```text
IMPERATIVE  → "이 명령을 실행한 뒤, 저 명령을 실행" (각 단계를 직접 관리)
DECLARATIVE → "내가 원하는 최종 상태는 이것" (Kubernetes가 그것에 맞춰 조정)
선언적, 조정 루프(reconciliation-loop) 모델이 Kubernetes의 핵심 아이디어다.
```

## 왜 중요한가

Kubernetes는 프로덕션에서 컨테이너화된 워크로드를 운영하는 사실상의 표준이 되었으므로, 그것이 무엇이고 어떤 문제를 해결하는지 이해하는 것은 폭넓게 적용되는 기초 지식이다. 컨테이너(Docker 같은 도구에서 나온)는 패키징을 해결하지만, 대규모에서 발생하는 운영상의 질문에는 답하지 못한다: 각 컨테이너가 어느 머신에서 실행되는지, 컨테이너나 노드 전체가 실패하면 무슨 일이 일어나는지, 수십 개의 replica가 어떻게 서로를 발견하고 통신하는지, 무중단으로 새 버전을 롤아웃하는 방법, 수요에 따라 확장·축소하는 방법 등이다. Kubernetes는 **선언적, 조정 기반(reconciliation-based)** 모델을 통해 이 모두를 처리한다: manifest에 원하는 상태를 기술하면 클러스터의 control loop가 실제 상태를 그것을 향해 끊임없이 몰고 가며 — 필요에 따라 Pod를 생성, 스케줄링, 재시작, 대체한다. 이를 통해 **자가 치유**(크래시된 컨테이너와 죽은 노드가 자동 복구), **서비스 디스커버리와 로드 밸런싱**(Pod 그룹 앞의 안정적인 가상 IP와 DNS), **rolling update와 rollback**(무중단 배포), **스케일링**(수동 또는 자동), 그리고 **config, secret, storage 오케스트레이션**을 얻는다. Kubernetes는 업계의 상당 부분이 소프트웨어를 배포하고 운영하는 방식을 — 모든 주요 클라우드와 온프레미스에 걸쳐 — 뒷받침하므로, 그 목적과 핵심에 있는 선언적 모델을 파악하는 것은 현대 인프라 작업의 필수적인 맥락이며, 다른 모든 Kubernetes 개념이 쌓이는 사고의 토대다.

문제: 대규모로 컨테이너를 운영하는 것은 어렵다

해결책: 선언적(declarative) 오케스트레이션

Kubernetes가 제공하는 것

선언적(declarative) vs 명령적(imperative)

왜 중요한가

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