[DevOps]Kubernetes Ingress와 네트워크 관리: 외부 트래픽을 효율적으로 제어하는 방법 🌐

안녕하세요! 오늘은 Kubernetes 네트워크 관리의 핵심, Ingress와 Service Mesh에 대해 알아보겠습니다. Kubernetes 환경에서 외부 트래픽을 효율적으로 관리하고 복잡한 네트워크 문제를 해결하는 방법을 탐구하며, 클라우드 네이티브 애플리케이션 운영의 깊이를 더해볼까요? 🚀

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🎯 Kubernetes 네트워크 구조와 네트워킹 과제 이해

Kubernetes는 컨테이너화된 애플리케이션을 효과적으로 관리하기 위한 강력한 플랫폼이지만, 복잡한 네트워크 구조는 새로운 도전 과제를 제시합니다. Kubernetes 네트워크는 크게 세 가지 영역으로 나눌 수 있습니다.

• Pod Network: 각 Pod에 IP 주소를 할당하고 Pod 간 통신을 가능하게 합니다. CNI(Container Network Interface)를 통해 구현되며, Flannel, Calico, Weave Net 등 다양한 CNI 플러그인이 사용됩니다.
• Service Network: ClusterIP 기반의 가상 IP와 로드 밸런싱을 제공하여, Pod 집합인 Service에 안정적으로 접근할 수 있도록 합니다. kube-proxy가 핵심 역할을 수행하며, iptables 또는 IPVS를 사용하여 로드 밸런싱을 구현합니다.
• External Network: Kubernetes 클러스터 외부에서 서비스에 접근하기 위한 방법으로, NodePort, LoadBalancer, 그리고 오늘 주인공인 Ingress가 있습니다.

이러한 Kubernetes 네트워킹은 여러 challenges를 안고 있습니다. 복잡성, 서비스 디스커버리, 로드 밸런싱, 보안 등 해결해야 할 과제들이 산적해 있죠. 특히 MSA(Microservices Architecture) 환경에서는 서비스 간 통신이 더욱 복잡해지면서 효율적인 네트워크 관리의 중요성이 더욱 강조됩니다.

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✨ Kubernetes Ingress: 외부 트래픽 관리의 해결사

Ingress는 Kubernetes 클러스터 외부에서 내부 서비스로 트래픽을 라우팅하는 HTTP/HTTPS 프록시 및 로드 밸런서입니다. Ingress를 사용하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 외부 트래픽 관리: 여러 서비스에 대한 외부 접근을 단일 진입점(Ingress)으로 통합 관리하여 네트워크 관리 효율성을 높입니다.
• 로드 밸런싱: Ingress Controller는 트래픽을 백엔드 서비스로 분산하여 안정적인 서비스 운영을 지원합니다.
• TLS/SSL Termination: Ingress Controller에서 TLS/SSL 암호화를 처리하여 백엔드 서비스의 부담을 줄이고 보안성을 강화합니다. HTTPS 접속을 용이하게 구성할 수 있습니다.
• 라우팅: Host 기반 또는 Path 기반 라우팅 규칙을 통해 요청 URL에 따라 트래픽을 적절한 서비스로 라우팅합니다.

Ingress는 Ingress Controller를 통해 실제로 작동합니다. Ingress Controller는 Ingress 리소스 설정을 감시하고, 설정 변경 시 프록시 설정을 자동으로 업데이트합니다. 널리 사용되는 Ingress Controller로는 Nginx Ingress Controller, Traefik, HAProxy Ingress Controller 등이 있습니다. 각각 특징과 장단점이 있으며, 프로젝트 요구사항에 맞춰 선택할 수 있습니다.

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🛠 Nginx Ingress Controller 설치 및 설정 실습

가장 대중적인 Nginx Ingress Controller를 설치하고 설정하는 방법을 실습해 보겠습니다.

 

Nginx Ingress Controller 배포: kubectl apply 명령어를 사용하여 Manifest 파일을 배포합니다. 

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

Ingress Controller 확인: kubectl get pods, kubectl get service 명령어를 사용하여 Ingress Controller가 정상적으로 배포되었는지 확인합니다.

kubectl get pods -n ingress-nginx
kubectl get service -n ingress-nginx

Ingress Class 개념 및 설정: 다중 Ingress Controller 환경을 구성할 때 Ingress Class를 설정하여 특정 Ingress Controller를 지정할 수 있습니다. 필요에 따라 Ingress Class를 설정합니다.

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📝 Ingress Rule 작성 및 라우팅 설정

이제 Ingress Rule을 작성하여 실제 라우팅을 설정해 보겠습니다. Ingress Rule은 Ingress Manifest 파일에 정의됩니다. 주요 필드는 다음과 같습니다.

• apiVersion, kind: Ingress, metadata, spec: Ingress 리소스 기본 정보
• spec.rules: 라우팅 규칙 정의
• spec.tls: TLS/SSL 설정

1) Host-based Routing: Host 헤더 기반 라우팅 규칙 설정 예제입니다. example.com으로 접속하면 backend-svc-1 서비스로, test.example.com으로 접속하면 backend-svc-2 서비스로 라우팅합니다.  

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: host-based-ingress
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-svc-1
            port:
              number: 80
  - host: test.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-svc-2
            port:
              number: 80

 

2) Path-based Routing: URL Path 기반 라우팅 규칙 설정 예제입니다. /app1 경로로 접속하면 backend-svc-1 서비스로, /app2 경로로 접속하면 backend-svc-2 서비스로 라우팅합니다.

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: path-based-ingress
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /app1
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-svc-1
            port:
              number: 80
      - path: /app2
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-svc-2
            port:
              number: 80

 

3) TLS/SSL Termination: Ingress TLS 설정을 통해 HTTPS 접속을 구성하고, Secret을 이용하여 인증서를 관리할 수 있습니다.

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: tls-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
    - example.com
    secretName: tls-secret # TLS 인증서 Secret 이름
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-svc
            port:
              number: 80

 

4) Load Balancing: Ingress Controller는 기본적으로 로드 밸런싱 기능을 제공하며, 설정 옵션을 통해 로드 밸런싱 알고리즘 등을 조정할 수 있습니다. (Nginx Ingress Controller의 경우 ConfigMap 설정 을 통해 다양한 옵션 설정 가능)

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🛡️ Service Mesh: MSA 환경의 네트워크 복잡성 해결

MSA 환경이 확산되면서 서비스 간 통신은 더욱 복잡해지고, 트래픽 관리, 보안, Observability(관측 가능성)에 대한 요구사항이 증가하고 있습니다. Service Mesh는 이러한 MSA 환경의 네트워크 복잡성을 해결하기 위해 등장했습니다.

Service Mesh는 Traffic Management, Security, Observability 등 MSA 환경에 필요한 핵심 기능을 제공합니다. 주요 Service Mesh 솔루션으로는 Istio, Linkerd, Envoy, Consul Connect 등이 있습니다. 각 솔루션은 특징과 장단점을 가지고 있으며, MSA 환경의 요구사항과 규모에 따라 적절한 솔루션을 선택할 수 있습니다.  

 

• Istio: 강력하고 다양한 기능을 제공하는 대표적인 Service Mesh 솔루션. 트래픽 관리, 보안, Observability 기능을 포괄적으로 제공하며, 복잡한 MSA 환경에 적합합니다.
• Linkerd: 경량화에 초점을 맞춘 Service Mesh 솔루션. Istio에 비해 설치 및 사용이 간편하며, 비교적 단순한 MSA 환경에 적합합니다.
• Envoy: 고성능 프록시로, Istio, AWS App Mesh 등 다양한 Service Mesh 솔루션의 핵심 컴포넌트로 사용됩니다.
• Consul Connect: HashiCorp Consul 기반 Service Mesh 솔루션. 서비스 디스커버리, 구성 관리 기능과 함께 Service Mesh 기능을 제공합니다.

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📚 추가 학습

Kubernetes 네트워크 관리는 깊이 있는 주제입니다. Ingress와 Service Mesh 외에도 다양한 학습 주제가 있습니다.

• Kubernetes Network Policy: Pod 간, Namespace 간 네트워크 격리 정책 설정 심층 학습 및 실습
• Kubernetes Service Discovery 고급 기능: Headless Service, ExternalName Service 학습
• Ingress Controller 고급 기능: Rewrite Target, Custom Backend, Authentication 탐색
• Service Mesh 아키텍처 및 핵심 기능: Sidecar Proxy, Control Plane, Data Plane 심층 학습
• Istio, Linkerd 튜토리얼 실습 및 기능 비교 분석: 특정 Service Mesh 솔루션 심층 학습 및 비교 분석

✅ 결론

오늘 우리는 Kubernetes Ingress를 이용하여 외부 트래픽을 효과적으로 관리하는 방법을 배우고, Service Mesh의 기본 개념을 간략하게 살펴보았습니다. Kubernetes 네트워크 관리는 꾸준히 학습하고 실습해야 숙련될 수 있습니다. 다음 장에서는 Helm을 이용하여 Kubernetes 애플리케이션 배포를 자동화하는 방법을 알아보겠습니다. 🌐+☸️