Kubernetes 마이그레이션 전략 및 모범 사례

Kubernetes 마이그레이션 전략은 애플리케이션과 워크로드를 컨테이너화된 환경으로 이동하기 위한 단계별 계획과 성공적인 결과를 위한 모범 사례로 구성됩니다.

기업이 애플리케이션을 현대화하고 마이크로서비스와 같은 클라우드 기반 기술을 채택함에 따라 하이브리드 클라우드 및 멀티클라우드 워크로드를 안정적이고 효율적으로 관리하기 위한 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼이 필요하게 되었습니다.

주요 오케스트레이션 플랫폼인 Kubernetes는 기업이 클라우드 여정을 마이그레이션하여 레거시 애플리케이션을 클라우드 네이티브 환경으로 쉽게 전환할 수 있도록 지원합니다.

2024년 클라우드 네이티브 컴퓨팅 재단(CNCF)의 연구에 따르면, 클라우드 네이티브 채택률은 89%에 달하며, 현재 93%의 조직이 Kubernetes를 사용 중이거나 파일럿 또는 평가하고 있습니다.¹

Kubernetes 마이그레이션을 원활하게 수행하려면 조직은 비즈니스 및 기술 기회를 포착하는 동시에 문제를 극복할 수 있도록 설계된 신중한 계획을 포함하는 강력한 전략이 필요합니다.

원래 Google에서 개발한 Kubernetes는 2015년부터 클라우드 네이티브 컴퓨팅 재단(CNCF)에서 유지 관리하는 오픈 소스 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼입니다. k8s 또는 kube라고도 하는 이 플랫폼은 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 관리 및 확장을 스케줄링하고 자동화합니다.

Kubernetes가 등장하기 전에 애플리케이션은 일반적으로 전용 서버나 가상 머신(VM)에서 실행되었기 때문에 확장 비용이 높고 시간도 많이 걸렸습니다.

최신 컨테이너화된 환경에서는 개발자가 런타임 엔진(일반적으로 Docker)을 통해 컨테이너를 빌드, 배포, 실행, 업데이트 및 관리할 수 있습니다. Kubernetes는 수백 또는 수천 개의 컨테이너를 대규모로 관리하는 데 필요한 오케스트레이션 계층을 제공합니다. 오늘날 Docker와 Kubernetes는 선도적인 컨테이너화 도구입니다.

Kubernetes 배포는 클러스터를 통해 이루어지며, 각 노드는 물리적 머신 또는 가상 머신을 나타냅니다. 모든 클러스터에는 컨트롤 플레인(API 서버 및 etcd 데이터베이스 포함)을 관리하는 메인 노드가 있습니다. Kubernetes 애플리케이션은 파드에서 실행되며, 파드는 배포 가능한 가장 작은 단위입니다. 파드는 일반적으로 스토리지와 기타 리소스를 공유하는 Linux 기반 컨테이너를 포함합니다.

Kubernetes의 주요 기능에는 앱 라이프사이클 및 복제본 세트 관리를 위한 배포, 서비스 제공을 위한 DNS 및 네트워킹, 리소스 격리를 위한 네임스페이스가 포함됩니다. (kubectl 명령줄 도구를 통해 액세스하는) Kubernetes API 서버는 구성을 관리하고 구성 요소 간의 통신을 오케스트레이션합니다. 퍼시스턴트 볼륨은 스토리지 요구 사항을 처리합니다.

Kubernetes는 오픈 소스이므로 조직이 공급업체 종속을 피할 수 있습니다. DevOps 및 기타 팀은 개선 사항과 보안 패치를 제공하는 글로벌 커뮤니티의 혜택을 누릴 수 있습니다. 모든 주요 클라우드 서비스 제공업체는 Amazon Web Services(AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform 및 IBM Cloud를 비롯한 관리형 Kubernetes 서비스를 제공합니다.

Kubernetes 마이그레이션은 다음과 같은 기술적, 조직적 이점을 모두 제공합니다.

• 리소스 사용 및 비용 효율성 향상
• 안정성 및 고가용성 향상
• 더 빨라진 배포
• 팀 생산성 및 자율성 향상

Kubernetes는 수요에 따라 애플리케이션을 자동으로 확장하거나 축소합니다. 예를 들어, 전자상거래 웹사이트의 플래시 세일과 같이 트래픽이 급증하는 기간에는 로드 밸런싱을 처리하기 위해 더 많은 파드를 가동합니다. 세일이 끝나고 수요가 감소하면 Kubernetes는 리소스를 절약하기 위해 규모를 축소합니다.

Kubernetes는 애플리케이션을 여러 클러스터에 분산 배치하고 장애 발생 시 자동으로 복구함으로써, 앱의 안정성과 가용성을 유지하는 데 도움을 줍니다. 이는 고가용성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

Kubernetes는 대규모 지속적 배포를 지원하여 워크플로를 간소화하고 팀이 필요할 때마다 변경 사항을 생성할 수 있도록 합니다. 롤링 업데이트는 롤아웃을 완료하기 전에 문제를 모니터링하면서 새 버전을 점진적으로 배포합니다. 문제가 발생하면 롤백이 신속하게 이루어집니다.

Kubernetes를 사용하면 팀이 특정 서비스를 소유하고 독립적으로 작업할 수 있습니다. 여기에는 독립적인 일정에 따라 배포하고, 필요에 맞는 기술을 선택하고, 적절한 속도로 혁신하는 것이 포함됩니다. 

플랫폼 팀은 모든 팀이 사용하는 모니터링, 로깅 및 서비스 메시와 같은 공유 서비스를 제공하여 혁신을 저해하지 않으면서 일관성을 유지합니다.

성공적인 마이그레이션은 다음 단계를 포함하는 철저한 계획에서 시작됩니다:

1. 현재 환경을 평가하세요.
2. 팀의 기술 및 교육 요구 사항을 평가하세요.
3. 마이그레이션 접근 방식을 선택하세요.
4. 클러스터 전략을 계획하세요.

먼저 기존 애플리케이션, 인프라 및 종속성을 카탈로그화하세요. 어떤 애플리케이션이 조기 마이그레이션에 적합한지 파악하세요. 일반적으로 API가 명확하게 정의된 상태 비저장 애플리케이션이 시작 지점으로 가장 적합하며, 상태 저장 애플리케이션은 더 많은 사전 계획이 필요합니다.

마이그레이션 중에 고려해야 할 데이터베이스, 메시지 대기열, 외부 서비스 등 애플리케이션 간의 종속성을 문서화하세요.

현재 인프라를 평가하여 클라우드 제공자의 관리형 Kubernetes 서비스 또는 자체 호스팅 솔루션 중 조직에 더 적합한 것이 무엇인지 결정하세요. 내부 전문 지식, 규정 준수 요구 사항 및 예산 제약과 같은 요소를 고려하세요.

컨테이너, Kubernetes 및 클라우드 네이티브 관행을 통해 팀의 현재 역량을 평가하세요.

IBM 기업가치연구소(IBV) 2023년 보고서에 따르면, 전 세계 의사 결정권자의 약 58%가 클라우드 기술이 여전히 상당한 도전 과제라고 답했습니다.

기술 격차를 조기에 파악하고 실습 경험이 포함된 교육 계획을 수립하세요.

애플리케이션 특성과 비즈니스 우선순위에 따라 다양한 마이그레이션 전략을 결정하세요. 리프트 앤 시프트 접근 방식은 최소한의 변경으로 기존 애플리케이션을 컨테이너화하여 마이그레이션 속도를 높일 수 있지만 최적화 기회를 놓칠 수 있습니다. 애플리케이션을 클라우드 네이티브에 맞게 리팩터링하면 시간이 오래 걸리지만 성능, 확장성, 비용 효율성이 향상됩니다.

많은 조직이 단계적 접근 방식을 채택합니다. 이 방식은 비교적 단순한 애플리케이션부터 시작해 경험을 쌓고, 팀의 전문성이 축적됨에 따라 더 복잡한 워크로드로 확장해 나가는 것을 의미합니다.

새 환경에서 단일 클러스터를 사용할지 아니면 여러 클러스터를 사용할지 결정하세요. 단일 클러스터는 관리가 더 간단하지만 격리, 규정 준수 또는 지리적 분산에 대한 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 다중 클러스터는 더 나은 격리를 제공하고 안정성을 향상시킬 수 있지만, Helm 차트 또는 Kustomize와 같은 도구를 사용하는 더 정교한 구성 관리가 필요합니다.

계획 단계가 끝나면 다음 모범 사례에 따라 Kubernetes 마이그레이션을 시작할 수 있습니다.

1. Kubernetes에 적합하도록 애플리케이션을 준비합니다.
2. 자동화된 배포를 위한 CI/CD 파이프라인을 구축합니다.
3. 모니터링과 로깅을 효과적으로 수행합니다.
4. Kubernetes 클러스터를 안전하게 보호합니다.

먼저 다단계 빌드가 포함된 컨테이너 이미지를 구축하세요. 이 기술은 빌드 종속성을 프로덕션에서 실행되는 것과 분리하여 이미지 크기를 줄이고 보안 취약성을 완화합니다.

루트가 아닌 사용자로 컨테이너를 실행하세요. 이 경우 무언가가 손상되더라도 피해는 제한적입니다.

일관된 태그를 사용하고 레지스트리를 체계적으로 구성해 버전 추적을 쉽게 합니다.

적절한 상태 확인은 Kubernetes가 애플리케이션을 효과적으로 관리하는 데 도움이 됩니다.라이브니스 프로브(Liveness Probe)는 파드를 재시작해야 하는지를 Kubernetes에 알려주며, 레디니스 프로브(Readiness Probe)는 파드가 트래픽을 수신할 준비가 되었는지를 나타냅니다.

애플리케이션은 데이터베이스 연결, 외부 종속성 또는 내부 상태를 확인하여 애플리케이션 상황을 확인하는 엔드포인트를 노출해야 합니다.

네트워킹의 경우, 애플리케이션이 하드코딩된 IP 주소가 아닌 서비스 이름을 통해 종속성을 찾을 수 있도록 Kubernetes 서비스를 사용하여 서비스 검색 및 로드 밸런싱을 구성하세요.

외부 트래픽의 경우, SSL 종료 및 라우팅을 처리하는 적절한 컨트롤러를 사용하여 인그레스 리소스를 구현하세요.

YAML 파일을 사용하여 애플리케이션 코드에서 모든 구성을 외부화하세요. 중요하지 않은 구성에는 ConfigMaps를, 데이터베이스 자격 증명 및 API 키와 같은 중요한 데이터에는 Secrets를 사용하여 동일한 컨테이너 이미지를 개발, 스테이징 및 프로덕션에서 서로 다른 구성으로 실행할 수 있습니다.

단위 테스트, 통합 테스트 및 배포 검증을 포함하는 자동화된 테스트를 통해 코드 커밋부터 프로덕션 배포까지 모든 것을 처리하는 CI/CD 파이프라인을 구축하세요. 컨테이너 이미지는 자동으로 빌드되고 적절한 버전 관리를 통해 레지스트리에 푸시됩니다.

시각화를 위한 대시보드와 함께 리소스 사용(CPU, 메모리 및 스토리지), 앱 성능 및 비즈니스 지표를 포괄하는 종합적인 모니터링을 배포하세요. 중앙 집중식 로깅은 여러 파드 및 서비스의 문제를 디버깅하는 데 도움이 됩니다.

역할 기반 액세스 제어(RBAC)를 사용해 권한, 네트워크 정책을 정의하여 파드 간 트래픽을 제어하고, 저장 중이거나 전송 중인 데이터에 대한 암호화를 정의할 수 있습니다. 컨테이너 이미지를 정기적으로 스캔하여 취약점이 있는지 확인하고 기본 이미지를 최신 상태로 유지하세요.

잘 계획된 Kubernetes 마이그레이션도 장애물에 직면할 수 있습니다. 온프레미스 레거시 애플리케이션은 컨테이너화된 환경을 위해 설계되지 않은 경우가 많으며, Kubernetes에서 제대로 작동하지 않는 구식 구성, 특정 서버 설정 또는 로컬 스토리지에 의존할 수 있습니다. 데이터베이스 및 타사 서비스와 같은 외부 시스템도 복잡성을 가중시킵니다. 스테이징 환경에서의 철저한 테스트와 검증은 프로덕션 전에 호환성 문제를 식별하고 해결하는 데 도움이 됩니다.

데이터 보호가 가장 중요합니다. 이전 시스템과 새 시스템을 일시적으로 병렬로 실행하여 환경 간에 데이터를 동기화하고 기능을 검증한 후 Kubernetes로 완전히 전환하세요. 이렇게 병렬로 실행하면 다운타임을 최소화하고 데이터 손실을 줄일 수 있습니다.

클라우드 서비스 제공자 및 기타 기술 회사는 다음과 같은 다양한 Kubernetes 마이그레이션 도구 및 서비스를 제공합니다.

클라우드 서비스 제공업체는 워크로드 평가, 컨테이너화 및 자동화된 배포를 위한 관리형 서비스를 제공합니다. 예를 들어, Amazon EKS, Microsoft Azure AKS 및 IBM Cloud Kubernetes Service는 모두 마이그레이션 서비스를 제공합니다.

또한 Terraform과 같은 코드형 인프라(IaC) 도구는 개발자가 클러스터 프로비저닝과 애드온 설치 및 구성 관리를 자동화하는 데 도움이 됩니다.

이러한 도구는 모니터링, 관측 가능성, 문제 해결 기능을 제공하므로 팀은 Kubernetes 환경의 동작, 상태 및 성능에 대한 인사이트를 얻을 수 있습니다.

기술 및 컨설팅 회사는 마이그레이션 툴을 보완하는 Kubernetes 전문 지식을 제공합니다. 이러한 서비스는 초기 평가부터 마이그레이션 후 최적화까지 전략적 결정을 안내하여 조직이 복잡한 기술 및 조직 문제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있습니다.