쿠버네티스 기반 플랫폼의 구축과 운영에 필요한 핵심 요소, 실제 문제 해결 방법, 확장 가능한 아키텍처 디자인, 사용자 요구 고려, 도구 선택, 운영환경 방식에 대한 이해를 도와 효율적인 플랫폼을 구현하는 방법을 습득한다. 또한 이를 통해 쿠버네티스 기반 플랫폼 개발과 운영에 필요한 전반적인 지식을 활용할 수 있다.

[목 차]

1장. 쿠버네티스 운영 준비
__쿠버네티스 정의
____중요 컴포넌트
____컨테이너 오케스트레이션 이상의 확장 기능
____쿠버네티스 인터페이스
____쿠버네티스 요약
__애플리케이션 플랫폼 도입 방식
____플랫폼 구축 접근 범위
____조직의 요구사항 조정
____애플리케이션 플랫폼 요약
____쿠버네티스 기반 애플리케이션 플랫폼 구축
____기반부터 시작하기
____추상화 범위
____플랫폼 서비스 결정
____구축 블록
__요약


2장. 쿠버네티스 배포 모델
__관리형 서비스와 셀프 서비스 비교
____관리형 서비스
____자체 서비스
____배포 모델 결정
__자동화
____쿠버네티스 설치 소프트웨어
____사용자 정의 자동화
__아키텍처 및 토폴로지
____etcd 배포 모델
____클러스터 티어
____노드풀
____클러스터 페더레이션
____인프라스트럭처
____베어메탈과 가상화 비교
____클러스터 사이즈 조정
____컴퓨팅 인프라
____네트워크 인프라
____자동화 전략
__서버 설치
____구성 관리 도구
____VM 이미지
____VM 설치 시 필요한 항목
__컨테이너형 컴포넌트
__애드온
__업그레이드
____플랫폼 버전 관리
____실패 대응 계획
____통합 테스트
____업그레이드 전략
__트리거 메커니즘
__요약


3장. 컨테이너 런타임
__컨테이너의 출현
__오픈 컨테이너 이니셔티브
____OCI 런타임 명세
__컨테이너 런타임 인터페이스
____파드 시작
__런타임 선택
____도커
____컨테이너
____CRI-O
____카타 컨테이너
____Virtual Kubelet
__요약


4장. 컨테이너 스토리지
__스토리지 고려사항
____액세스 모드
____볼륨 확장
____볼륨 프로비저닝
____백업 및 복구
____블록 디바이스 및 파일, 오브젝트 스토리지
____임시 데이터
____스토리지 프로바이더 선택
__쿠버네티스 스토리지 기본 요소
____퍼시스턴트 볼륨 및 클레임
____스토리지 클래스
__컨테이너 스토리지 인터페이스
____CSI 컨트롤러
____CSINode
__Storage as a Service 구현
____설치
____스토리지 옵션 기준
____스토리지 사용
____리사이징
____스냅숏
__요약


5장. 파드 네트워크
__네트워크 고려사항
____IP주소 관리
____라우팅 프로토콜
____캡슐화 및 터널링
____워크로드 라우팅 가능성
____IPv4 및 IPv6
____암호화된 워크로드 트래픽
____네트워크 폴리시
____요약: 네트워크 고려사항
__컨테이너 네트워크 인터페이스
____CNI 설치
__CNI 플러그인
____캘리코
____실리움
____AWS VPC CNI
____멀터스
____추가 플러그인
__요약


6장. 서비스 라우팅
__쿠버네티스 서비스
____서비스 추상화
____엔드포인트
____서비스 구현 세부정보
____서비스 디스커버리
____DNS 서비스 성능
__인그레스
____인그레스 적용 사례
____인그레스 API
____인그레스 컨트롤러 및 작동 방식
____인그레스 트래픽 패턴
____인그레스 컨트롤러 선택
____인그레스 컨트롤러 배포 고려사항
____DNS 및 인그레스 역할
____TLS 인증서 처리
__서비스 메시
____서비스 메시 사용 사례
____서비스 메시 인터페이스
____데이터 플레인 프록시
____쿠버네티스 서비스 메시
____데이터 플레인 아키텍처
____서비스 메시 채택
__요약


7장. 시크릿 관리
__심층 방어
____디스크 암호화
____전송 보안
____애플리케이션 암호화
__쿠버네티스 시크릿 API
____시크릿 소비 모델
____etcd 시크릿 데이터
____정적 키 암호화
____봉투 암호화
__외부 프로바이더
____볼트
____사이버아크
____시크릿 주입 통합
____CSI 통합
__선언적 관리 방식
____시크릿 봉인
____sealed-secret-controller
____키 갱신
____멀티클러스터 모델
__시크릿 모범 사례
____시크릿 상호작용 감사
____시크릿 누출 금지
____볼륨 선호 방식
____애플리케이션에 시크릿 저장소 프로바이더를 알 수 없도록 설정
__요약


8장. 어드미션 컨트롤
__쿠버네티스 어드미션 체인
__어드미션 컨트롤러 관련 범위
__웹훅
____웹훅 어드미션 컨트롤러 설정
____웹훅 디자인 고려사항
__변형 웹훅 작성
____일반 HTTPS 핸들러
____컨트롤러 런타임
__중앙 집중식 정책 시스템
__요약


9장. 관찰 가능성
__로깅 동작 방식
____컨테이너 로그 처리
____쿠버네티스 감사 로그
____쿠버네티스 이벤트
____로그 경보
____보안 영향
__메트릭
____프로메테우스
____장기 보관
____푸시 메트릭
____사용자 정의 메트릭
____조직 및 페더레이션
____경보
____쇼백과 차지백
____메트릭 컴포넌트
__분산 트레이싱
____오픈트레이싱 및 오픈텔레메트리
____트레이싱 컴포넌트
____애플리케이션 계측
____서비스 메시
__요약


10장. 식별
__사용자 식별
____인증 방법
____사용자 최소 권한 구현
__애플리케이션/워크로드 식별
____공유 시크릿
____네트워크 식별
____서비스 어카운트 토큰
____예상 서비스 어카운트 토큰
____플랫폼 중재 노드 식별
__요약


11장. 플랫폼 서비스 구축
__확장점
____플러그인 확장
____웹훅 확장
____오퍼레이터 확장
__오퍼레이터 패턴
____쿠버네티스 컨트롤러
____사용자 정의 리소스
__오퍼레이터 사용 사례
____플랫폼 유틸리티
____범용 워크로드 오퍼레이터
____앱별 오퍼레이터
__오퍼레이터 개발
____오퍼레이터 개발 도구 사용
____데이터 모델 설계
____로직 구현
__스케줄러 확장
____판단식 및 우선순위
____스케줄링 정책
____스케줄링 프로필
____다중 스케줄러
____사용자 정의 스케줄러
__요약


12장. 멀티테넌시
__격리 정도
____싱글테넌트 클러스터
____멀티테넌트 클러스터
__네임스페이스 경계
__쿠버네티스 멀티테넌시
____RBAC
____리소스 할당량
____어드미션 웹훅
____리소스 요청 및 제한
____네트워크 정책
____파드 시큐리티 폴리시
____멀티테넌트 플랫폼 서비스
__요약


13장. 오토스케일링
__스케일링 유형
__애플리케이션 아키텍처
__워크로드 오토스케일링
____수평 파드 오토스케일러
____수직 파드 오토스케일링
____사용자 정의 측정 항목을 사용한 오토스케일링
____클러스터 비례 오토스케일러
____사용자 정의 오토스케일링
__클러스터 오토스케일링
____클러스터 오버 프로비저닝
__요약


14장. 애플리케이션 고려사항
__쿠버네티스에 애플리케이션 배포
____배포 매니페스트 템플릿
____쿠버네티스용 애플리케이션 패키징
__설정 및 시크릿 수집
____쿠버네티스 컨피그맵 및 시크릿
____외부 시스템에서 설정 가져오기
__스케줄링 조정 이벤트 처리
____Pre-stop 컨테이너 생명 주기 훅
____정상적인 컨테이너 종료
____가용성 요구사항 충족
__상태 프로브
____라이브니스 프로브
____레디니스 프로브
____시작 프로브
____프로브 구현
__파드 리소스 요청 및 제한
____리소스 요청
____리소스 제한
__애플리케이션 로그
____로그 내용
____구조화되지 않은 로그와 구조화된 로그
____로그의 컨텍스트 정보
__메트릭 노출
____애플리케이션 계측
____USE 방법
____RED 방법
____네 가지 골든 시그널
____애플리케이션 특정 메트릭
__분산 트레이싱을 위한 계측 서비스
____트레이싱 도구 초기화
____스팬 생성
____컨텍스트 전파
__요약


15장. CI/CD 파이프라인
__컨테이너 이미지 빌드
____골든 베이스 이미지 안티패턴
____베이스 이미지 선택
____런타임 사용자
____패키지 버전 고정
____빌드와 런타임 이미지 비교
____클라우드 네이티브 빌드팩
__이미지 레지스트리
____취약점 스캐닝
____검역 워크플로
____이미지 서명
__지속적 전달
____파이프라인에 빌드 통합
____푸시 기반 배포
____롤아웃 패턴
____깃옵스
__요약


16장. 플랫폼 추상화
__플랫폼 노출
__자체 서비스 온보딩
__추상화 범위
____커맨드라인 툴
____템플릿을 통한 추상화
____쿠버네티스 초기 추상화
____쿠버네티스를 보이지 않게 만들기
__요약

◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈
◆ 견고한 쿠버네티스 기반 플랫폼 구축에 필요한 능력 이해하기
◆ 실제 경험을 활용해 쿠버네티스 기반 플랫폼을 구축할 때 자주 발생하는 함정 피하기
◆ 쿠버네티스의 아키텍처 디자인을 확장 가능한 플랫폼으로 개발하기
◆ 내부 및 외부 사용자의 고민을 분석해 목적에 맞는 플랫폼 개발하기
◆ 도구 및 추상화에 대한 선택과 결정으로 쿠버네티스 플랫폼의 복잡성 제어하기
◆ 쿠버네티스로 운영환경 방식을 확인하고 일반적인 도구 적용 옵션 및 절충점 알아보기

작가의 말
쿠버네티스는 매우 강력한 기술이며, 몇 년 전부터 인기가 급상승했다. 이를 통해 소프트웨어 배포를 관리하는 방식에서 발전을 위한 기반을 형성할 수 있었다. API 기반의 소프트웨어와 분산 시스템은 쿠버네티스가 등장하기 전에 이미 잘 정립돼 있었지만, 널리 채택되지는 않았다. 쿠버네티스는 정립된 원칙을 훌륭하게 실현해 성공의 기반을 마련했을 뿐 아니라 중요한 무언가를 제공했다. 쿠버네티스 프로젝트 덕분에 대기업에서나 가능하던 고가용성(highly available), 셀프 힐링(Self-healing), 오토스케일링(autoscaling) 방식의 소프트웨어 배포가 모든 조직에 도달 가능한 수준이 됐다. 소프트웨어 시스템이 넓은 범위의 고수준 지시를 받아들이고 그대로 실행해 원하는 결과를 제공하도록 하는 조건을 발견하고, 변화하는 장애물을 극복하며 개발자의 개입 없이 문제를 해결하는 미래가 눈앞에 있다. 더 빠르고 신뢰성 있게 수행하는 시스템이 구현될 것이다. 쿠버네티스는 모두를 그 미래에 훨씬 가까이 이끌었다. 그러나 강력함과 높은 성능은 사람들이 이러한 복잡성을 탐색하는 데 도움이 되는 경험을 공유하고자 이 책을 쓰기로 결정했다.
쿠버네티스를 사용해 운영 환경에 애플리케이션 플랫폼을 구축하려면 이 책을 읽어야 한다. 그러나 쿠버네티스를 처음 사용하거나 작동 방식을 알고자 하는 사람에게 이 책은 부적절하다. 책에서 설명하는 솔루션을 각자의 연구와 테스트에 함께 적용해보기를 권한다. 이 책은 단계별 튜토리얼 스타일의 예제로 깊게 들어가지 않는다. 이론을 필요한 만큼만 다루고, 대부분의 구현을 독자의 연습 과제로 남겨두려고 했다.
이 책 전반에서 옵션, 도구, 패턴 및 실천의 형태의 지침을 찾을 수 있을 것이다. 지침을 읽고 애플리케이션 플랫폼 구축의 실천에 대한 관점을 이해해야 한다. 우리는 엔지니어이며 아키텍트이자 포춘지(Fortune) 500대 기업에서 플랫폼 목표를 달성하는 데 기여했으며, 이러한 실무 경험이 설명에 녹아 있다. 쿠버네티스가 1.0버전으로 제공하기 시작한 2015년부터 쿠버네티스를 사용하고 있다. 새로운 도구가 빨리 나타나기 때문에 도구보다는 패턴과 철학에 중점을 두려고 노력했으나, 가장 적절한 도구를 사용해 패턴을 표시한 부분도 있다.
클라우드 네이티브 여정을 통해 팀을 안내해 소프트웨어를 어떻게 구축하고 전달하는지 완전히 변화시키는 데 큰 성공을 거뒀다. 물론 성공 전에는 실패가 있었다. 실패의 이유는 조직이 쿠버네티스가 어떤 문제를 해결해줄 것이라는 오해가 있었기 때문이다. 그래서 초기에 개념에 깊이 파고드는 것으로 방향을 정했다. 그동안 고객과 소통하며 알게 된 흥미로운 점을 많이 알게 됐는데, 이런 대화들이 너무 흔해져서 책을 쓸 때가 온 것이 아닐까 생각했다.
조직과 프로덕션에 방식의 전환은 몇 번이나 반복했지만, 조직이 추구하는 핵심가치는 하나뿐이다. 클라우드 네이티브로의 전환이 원하는 그림대로 그려지지 않는다는 것이다. 이를 염두에 두고, 이 책이 운영 단계에 도달하기 위한 ‘5단계 프로그램’이나 ‘모든 쿠버네티스 사용자가 알아야 할 열 가지’를 찾고 있는 독자를 만족시키기는 어렵다는 점을 한계로 설정했다. 여기에서는 지금까지 본 많은 결정 포인트와 함정을 언급하며 필요에 따라 구체적인 사례와 일화를 제공하려고 한다. 모범 사례는 존재하지만, 항상 실용성의 시각으로 볼 필요가 있다. 한 번에 모든 상황에 맞는 해결책은 없으며, 여정 중 불가피하게 마주하게 될 많은 질문에 ‘상황에 따라 답이 다르다’라고 말할 수밖에 없다.
그럼에도 독자 여러분이 이 책에 도전해보기를 적극적으로 권장한다. 고객과 협력할 때, 저자의 지침에 도전하고 보강하기를 권장한다. 지식은 유동적이며, 항상 새로운 기능 정보 제약에 따라 접근 방식을 지속적으로 업데이트하는 추세를 계속 유지해야 한다. 클라우드 네이티브 공간이 진화하는 것에 따라, 권장한 것과는 다른 대안적인 길을 선택하게 될 것이다. 우리의 경험을 소개하면서 독자가 책에 실린 다양한 경험과 독자만의 관점을 비교하고 판단할 수 있도록 도울 준비가 끝났다.

옮긴이의 말
현대 디지털 비즈니스의 핵심은 ‘애플리케이션과 시스템 운영’이다. 기업은 고객의 요구사항을 충족시키고, 경쟁력을 확보하며, 혁신을 추구하기 위해 안정적이고 확장 가능한 소프트웨어를 개발하고 운영해야 한다. 이를 수행하기 위한 도구와 기술 중 하나로 쿠버네티스(Kubernetes)가 많은 부분에서 각광받고 있다.
쿠버네티스는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼으로, 애플리케이션의 배포, 확장, 관리, 스케일링, 복구 및 모니터링을 자동화하고 단순화하는 역할을 한다. 이를 통해 기업은 애플리케이션을 더 빠르게 개발하고 안정적인 운영 환경에서 애플리케이션을 제공할 수 있으며, 다양한 클라우드 환경에서의 이식성을 확보할 수 있다.
이 책은 쿠버네티스를 운영 환경에서 안정적이고 확장성 있게 운영하기 위한 핵심 원칙과 실무 노하우를 전달한다. 다년 간의 경험과 업무에서의 실제 사례를 토대로 쿠버네티스로 운영 환경을 개선하고 효율성을 높이는 방법을 제시하고 있다.
쿠버네티스는 학습 곡선이 가파르고 다양한 측면이 존재하는 복잡한 기술이다. 여러분은 쿠버네티스의 운영 및 관리에 필요한 기본 원칙과 심화 내용을 이해하고, 실제 운영 환경에서 문제를 해결하는 방법을 얻을 수 있을 것이다.
쿠버네티스의 세계로 안내하고, 안정성과 확장성을 갖춘 운영 환경을 구축하는 여정을 함께 떠나는 동반자로서, 쿠버네티스를 마스터하고 현대의 디지털 비즈니스에서 성공을 거두는 데 도움이 될 것을 확신한다.

추천사
쿠버네티스가 공개된 지 6년이 지났고, 공개됐을 때부터 저자는 쿠버네티스 개발 조직에 소속돼 실제로 쿠버네티스 프로젝트에 첫 번째 커밋을 수행했다(공개 릴리즈를 위한 클린 리포지터리를 만드는 과정에서의 유지보수를 담당했다). 쿠버네티스는 기대 이상의 성공을 거뒀다고 자신있게 말할 수 있다. 성공의 기반에는 규모가 큰 오픈소스 커뮤니티와 현실 세계와의 격차를 해소하려는 기여자들의 적극적인 참여가 있었다.
쿠버네티스를 일반 기업에 제공한다는 사명으로 공동 설립한 스타트업 헵티오(Heptio)에서 저자와 협력할 수 있었다. 헵티오에서 성공의 대부분은 실질적인 문제를 해결함에 있었고, 쿠버네티스의 실제 사용자와 직접 연결하는 동료의 노력이 있었기에 감사의 뜻을 전하고 싶다. 쿠버네티스를 운영 환경에서 실제로 작동하는 데 필요한 도구를 팀에 제공하기 위한 현장의 경험을 전하려는 목적을 두고 이 책을 썼다.
저자의 전체 경력은 애플리케이션 팀과 개발자를 대상으로 한 시스템 구축을 기반으로 한다. 마이크로소프트 인터넷 익스플로러(Microsoft Internet Explorer)부터 윈도우 프레젠테이션 파운데이션(Windows Presentation Foundation)에서 계속되고, 구글 컴퓨트 엔진(Google Compute Engine)과 쿠버네티스 및 클라우드로 전환됐다. 현장에서 ‘플랫폼 빌더의 저주’라는 현상으로부터 플랫폼을 구축하는 사람들이 고통받는 것을 여러 차례 목격했다. 플랫폼을 구축하고 있는 사람들은 수십 년 동안 안정적인 기반을 구축하는 문제에 초점을 맞추고 있다. 그러나 그 안정적인 기반에 초점을 맞추면서 현재 사용자가 겪고 있는 문제에 사각지대가 생기게 된다. 종종 사용자가 구축하고 있는 것을 실제로 사용하도록 연결하는 시간에 문제가 없도록 빠른 시일 내 구축하는 시간이 부족하다.
‘플랫폼 빌더의 저주’를 극복하려면 플랫폼 빌더의 거품 바깥 쪽에서 적극적으로 해결가능한 정보를 찾는 방법이 유일한 해결책이다. 정보를 찾는 일은 헵티오의 필드 엔지니어링 팀(이후에는 VMware 쿠버네티스 아키텍처 팀-KAT)이 수행했다. 이 팀은 업계의 다양한 고객이 쿠버네티스에서 성공할 수 있도록 도움을 주는 것 이상으로, 플랫폼의 ‘이론’이 어떻게 적용되는지 현실에 반영할 수 있는 중요한 창구 역할을 했다.
플랫폼 빌더 문제는 쿠버네티스와 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)를 중심으로 구축되고 번창하는 생태계로 인해 더욱 악화된다. 여기에는 CNCF의 일부 프로젝트와 더 넓은 영역에 속한 프로젝트 모두가 포함된다. 이 생태계를 ‘아름다운 혼돈’이라고 표현하는데, 이는 서로 다른 정도의 중복과 성숙함을 가진 열대 우림과 같은 모습을 한 프로젝트이기 때문이다. 그러나 열대 우림을 탐험하는 것처럼 쿠버네티스 생태계를 탐험하려면 헌신의 시간이 필요하고 위험이 따른다. 쿠버네티스 세계에 첫 발을 딛은 사용자는 더 큰 생태계의 전문가가 되기 위한 시간이나 능력이 부족하다.
이 책은 쿠버네티스 생태계의 구성요소를 소개한다. 또한 개별 도구와 프로젝트가 언제 적합한지를 보여주며, 독자가 고민하는 문제를 적절한 도구로 평가하는 방법을 소개한다. 특정 도구를 사용하라고 독자에게 권하는 것을 넘어, 문제의 종류를 해결하는 일련의 도구를 이해하는 더 큰 프레임워크라는 특징을 설명한다. 문제의 존재 여부를 파악하고, 다양한 접근 방식의 강점과 약점을 알고, 실제로 시작하는 데 실용적인 조언을 제공한다. 쿠버네티스를 프로덕션 환경으로 전환하려는 사람에게 매우 가치 있는 정보가 가득하다.

―조 베다(Joe Beda),
VMware 탄주(Tanzu)의 수석 엔지니어, 쿠버네티스 공동 창시자

조쉬 로소
쿠버네티스 1.2버전(2016)부터 쿠버네티스 도입 목적으로 많은 조직과 협력했다. CoreOS(레드햇(Red Hat)), 헵티오(Heptio)를 거쳐 현재는 VMware에서 엔지니어 및 아키텍트로 일하고 있다. 금융기관에서 컴퓨팅 플랫폼 구축, 5G 통신을 지원하기 위한 에지 시스템 구축 프로젝트의 아키텍처 설계 및 엔지니어링에 참여했다. 엔터프라이즈 관리형 베어 메탈부터 클라우드 프로바이더 관리형 가상 머신까지 다양한 환경에서 일했다.

리치 랜더
도커를 조기에 채택해 2015년에 컨테이너로 운영 환경의 워크로드 실행을 주도했다. 컨테이너 오케스트레이션Orchestration의 가치를 어렵게 배우고 쿠버네티스 1.3버전까지 실전 애플리케이션을 실행했다. CoreOS(레드햇), 헵티오와 VMware에서 제조, 유통 및 기타 다양한 산업 분야의 기업이 쿠버네티스와 클라우드 네이티브 기술을 채택할 수 있도록 지원하는 필드 엔지니어로 근무했다.

알렉산더 브랜드
2016년 아프렌다(Apprenda)사에서 최초의 오픈소스 쿠버네티스 설치 프로그램 중 하나를 만드는 데 기여하면서 쿠버네티스와 함께 일을 시작했다. 헵티오와 VMware에서 금융, 헬스케어, 컨슈머 등을 포함한 여러 산업 분야의 조직을 쿠버네티스 기반 플랫폼으로 설계하고 구축했다. 소프트웨어 엔지니어로서 클라우드 네이티브 생태계의 쿠버네티스 및 기타 오픈소스 프로젝트에도 기여했다.

존 해리스
2014년부터 도커와 협력해 포춘지 선정 상위 50대 기업 대상으로 컨설팅하고 컨테이너 기술과 패턴을 성공적으로 채택할 수 있도록 많은 도움을 주고 있다. 클라우드 네이티브 아키텍처, 엔지니어링 및 데브옵스의 다양한 경험을 제공해 모든 기업에서 견고한 쿠버네티스 플랫폼과 애플리케이션을 구축할 수 있도록 지원하고 있다. VMware(헵티오)에서 일하기 전에는 도커를 활용해 중요 고객을 지원하는 아키텍트로 일했다.

옮긴이 나정호
금융 분야의 데브옵스(DevOps) 엔지니어로 핀테크 금융 플랫폼 및 안전한 소프트웨어 개발과 운영 환경을 갖추는 데 기여했으며, SI 분야에서는 클라우드 엔지니어로 다양한 프로젝트에서 클라우드 솔루션의 성과를 이끌어 냈다.
현재는 SK온에서 EV 배터리 생산에 최적화된 스마트 팩토리 데이터 플랫폼 구축과 데브옵스 기반 AI/MLOps 환경 제공에 주력하고 있다. 기술적 도전과 혁신을 선도하며, 효율적인 소프트웨어 개발 및 운영을 실현하기 위해 최선의 기술을 활용하는 데 초점을 맞추고 있다.
다양한 기업과 프로젝트에서의 경험에서 비롯된 기술적 역량을 번역에 녹여 독자에게 복잡한 기술 내용을 이해하기 쉽게 전달하고자 노력하고 있다.