쿠버네티스 패턴

클라우드 네이티브 애플리케이션 설계와 구현을 위한 24가지 디자인 패턴

빌긴 이브리암 , 롤란트 후스 지음 | 안승규 옮김

책만 2020년 06월 10일 출간 종이책 : 2020년 04월 16일 출간

작품소개

책소개

반복과 재사용 가능한 24가지 쿠버네티스 디자인 패턴으로 완성하는 클라우드 네이티브 애플리케이션 개발과 구현에 대한 모든 것! 쿠버네티스 전문가로 도약하기 위한 필독서

쿠버네티스에서 클라우드 네이티브 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위한 일반적이고 재사용 가능한 패턴과 원칙을 알려준다. 이 책의 24가지 쿠버네티스 디자인 패턴에는 각 문제에 대한 설명과 쿠버네티스에 특화된 해결책이 담겨 있다. 모든 패턴에 대해 구체적인 코드 예제를 제공하므로 각 패턴 예제를 실행해볼 수도 있다. 입증된 디자인 패턴으로 클라우드 네이티브 문제를 해결하는 방법을 알고 싶은 개발자와 아키텍트를 위한 책이다.

목차

1장 개요
__클라우드 네이티브로 가는 길
__분산 기본 요소
____컨테이너
____파드
____서비스
____레이블
____애노테이션
____네임스페이스
__정리
__참고 자료

[1부] 기본 패턴

2장 예측 범위 내의 요구사항
__문제
__해결책
____런타임 의존성
____자원 프로파일
____파드 우선순위
____프로젝트 자원
____용량 계획
__정리
__참고 자료

3장 선언적 배포
__문제
__해결책
____롤링 배포
____고정 배포
____블루-그린 릴리스
____카나리아 릴리스
__정리
__참고 자료

4장 정상상태 점검
__문제
__해결책
____프로세스 정상상태 확인
____라이브니스 점검
____레디니스 점검
__정리
__참고 자료

5장 수명주기 관리
__문제
__해결책
____시그텀 신호
____시그킬 신호
____시작 후 훅
____종료 전 훅
____그 밖의 수명주기 제어
__정리
__참고 자료

6장 자동 배치
__문제
__해결책
____가용한 노드 자원
____컨테이너 자원 요구
____배치(Placement) 정책
____스케줄링 프로세스
____노드 어피니티
____파드 어피니티와 파드 안티어피니티
____테인트와 톨러레이션
__정리
__참고 자료

[2부] 행동 패턴

7장 배치 잡
__문제
__해결책
__정리
__참고 자료

8장 주기적 잡
__문제
__해결책
__정리
__참고 자료

9장 데몬 서비스
__문제
__해결책
__정리
__참고 자료

10장 싱글톤 서비스
__문제
__해결책
____애플리케이션 외부 잠금
____애플리케이션 내부 잠금
____파드 디스럽션 버짓(Pod Disruption Budget)
__정리
__참고 자료

11장 스테이트풀 서비스
__문제
____스토리지
____네트워킹
____식별자
____순서성
____기타 요구사항
__해결책
____스토리지
____네트워킹
____식별자
____순서성
____기타 기능
__정리
__참고 자료

12장 서비스 디스커버리
__문제
__해결책
____내부 서비스 디스커버리
____수동 서비스 디스커버리
____클러스터 외부의 서비스 디스커버리
____애플리케이션 계층 서비스 디스커버리
__정리
__참고자료

13장 자기 인식
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

[3부] 구조 패턴

14장 초기화 컨테이너
__문제
__해결책
__정리
__참고 자료

15장 사이드카
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

16장 어댑터
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

17장 앰배서더
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

[4부] 설정 패턴

18장 EnvVar 설정
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

19장 설정 자원
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

20장 불변 설정
__문제
__해결책
____도커 볼륨
____쿠버네티스 초기화 컨테이너
____오픈시프트 템플릿
__정리
__참고자료

21장 설정 템플릿
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

[5부] 고급 패턴

22장 컨트롤러
__문제
__해결책
__정리
__참고자료

23장 오퍼레이터
__문제
__해결책
____사용자정의 자원 정의
____컨트롤러와 오퍼레이터 분류
____오퍼레이터 개발과 배포
__예제
__정리
__참고자료

24장 탄력적 스케일
__문제
__해결책
____수동 수평 스케일링
____수평 파드 오토스케일링
____수직 파드 오토스케일링
____클러스터 오토스케일링
____스케일링 레벨
__정리
__참고자료

25장 이미지 빌더
__문제
__해결책
____오픈시프트 빌드
____케이네이티브 빌드
__정리
__참고자료

출판사 서평

[이 책의 구성]
- 1부, ‘기본 패턴’에서는 쿠버네티스의 핵심 개념을 다룬다. 1부에서 다루는 패턴들은 컨테이너 기반의 클라우드 네이티브 애플리케이션을 구축하기 위한 기본적인 원칙과 사례다.
- 2부, ‘행동 패턴’에서는 기본 패턴 상위에 있는 패턴으로서, 다양한 유형의 컨테이너와 플랫폼 상호작용을 관리하기 위해 좀 더 세밀한 개념을 추가한 패턴들에 대해 설명한다.
- 3부, ‘구조 패턴’에서는 쿠버네티스 플랫폼의 핵심인 파드 내의 컨테이너 구성과 관련된 패턴들을 다룬다.
- 4부, ‘설정 패턴’에서는 쿠버네티스에서 애플리케이션 설정을 처리하는 다양한 방법에 대한 통찰력을 제공한다. 이 패턴들은 매우 세분화된 패턴으로, 애플리케이션을 각 설정으로 연결하기 위한 구체적인 방법을 포함한다.
- 5부, ‘고급 패턴’에서는 플랫폼 자체를 확장할 수 있는 방법이나 클러스터 내에서 컨테이너 이미지를 직접 빌드하는 방법 등의 고급 개념을 모아서 설명한다.

이 책에 담긴 모든 예제의 소스 코드는 깃허브(https://github.com/k8spatterns)에 있다. 깃허브 리포지토리와 웹사이트에는 예제 실행을 위해 쿠버네티스 클러스터를 내려받는 방법에 대한 지침과 설명도 있다. 예제를 진행할 때는, 제공된 자원(resource) 파일도 함께 살펴보길 바란다. 자원 파일에는 예제 코드를 이해하는 데 도움이 되는 유용한 주석이 많이 포함되어 있다.

[이 책의 독자 대상]
이 책은 쿠버네티스 플랫폼을 위한 클라우드 네이티브 애플리케이션을 설계하고 개발하려는 개발자들을 대상으로 한다. 컨테이너와 쿠버네티스 개념에 대한 기본 지식이 있고, 다음 단계로 나아가려는 독자에게 가장 적합하다. 그러나 사용 예와 패턴을 이해하기 위해 쿠버네티스를 로우레벨까지 상세히 이해할 필요는 없다. 아키텍트, 기술 컨설턴트, 개발자라면 모두 이 책에서 설명하는 반복 가능한 패턴이 유용할 것이다.

[옮긴이의 글]이어서
[서한배]
클라우드 네이티브 기술은 클라우드를 기반으로 하는 대부분의 개발 및 운영환경에 적용되고 있을 뿐만 아니라 레거시 시스템도 빠르게 대체하면서 패러다임 전환을 가져오고 있다. 클라우드 네이티브 컴퓨팅에서 가장 대표적인 오케스트레이션 도구인 쿠버네티스는 오늘날 클라우드를 기반으로 하는 개발자나 운영자라면 필수로 이해해야 하는 플랫폼이 되었다. 하지만 필드의 다양한 요구사항과 수많은 사용 사례를 효율적으로 적용하기 위해 끊임없이 개선되고 있으며 이러한 최신 트렌드를 추구하는 것은 덕업이 일치하지 않는 이상 쉬운 일이 아니다. 그리고 쿠버네티스 기능 자체에 관해 설명하는 책은 많지만, 쿠버네티스의 기본 요소로 클라우드 네이티브의 장점을 최대한 활용할 수 있도록 구조를 설계하는 방법을 설명하는 책은 그리 많지 않다.
이 책에서 소개하는 24가지 패턴은 현재 시점의 최신 기술들을 다룬다. 또한 모든 패턴을 예제로 설명하기 때문에, 직접 실습하면서 이해할 수 있고 개발자나 운영자가 실 환경에서 응용해 볼 수도 있다. 그뿐만 아니라, 쿠버네티스의 기본 설계 철학을 바탕으로 만들어졌기 때문에 향후 관련 기술이 변하더라도 유사하게 적용이 가능할 것으로 본다.
24가지 패턴은 모두 중요하지만, 그중에서도 컨트롤러와 컨트롤러에서 확장된 기본 요소라고 할 수 있는 ‘오퍼레이터 패턴’(23장)은 특히 더 중점을 두고 살펴보기 바란다. 컨트롤러는 쿠버네티스가 구동하는 기반이 되는 기본 요소이므로 쿠버네티스 자체를 이해하는 데 필수 요소며, 쿠버네티스에 설치되는 대부분의 애플리케이션은 CRD(CustomResourceDefinition)를 이용한 오퍼레이터 패턴을 사용한다. 다양한 애플리케이션 도메인의 요구사항에 맞게 쿠버네티스를 기능을 얼마든지 확장해 나갈 수 있기 때문이다.
이 책은 쿠버네티스의 기본 개념을 기초부터 상세히 설명하지는 않기 때문에 초보자에게는 다소 어려울 수도 있다. 그렇다고 지레 겁먹을 필요는 없다. 쿠버네티스 공식 홈페이지의 문서나 기본 내용을 설명하는 서적으로 각 기본 요소의 역할과 kubectl 사용법을 익히고 나서는, 직접 클러스터를 설치해보지는 않더라도 YAML 포맷으로 배포 관련 기본 요소를 통해 애플리케이션을 배포하고 서비스로 고정된 종단점을 만들어보고 대략적인 구조를 이해했다면, 이 책에서 다루는 패턴을 이해하는 데 충분하다.
처음하는 번역 작업이라 예상보다 쉽지 않았고 시간도 오래 걸렸지만, 책 내용이 좋아서 많은 것을 배울 수 있었다. 그간 나는 책보다는 구글링, 깃허브 문서나 코드를 보는 것을 선호하는 쪽이었는데, 어느 한 분야를 전체적으로 빠르게 이해하려면 잘 구성된 책을 보는 것이 가장 좋은 방법임을 느꼈다. 많은 분이 이 책을 통해, 그동안 고민해오던 것에 대한 실마리나 바람직한 설계 방향을

작가정보

저자(글) 빌긴 이브리암

저자 : 빌긴 이브리암
레드햇Red Hat의 수석 아키텍트이자, 아파치 소프트웨어 재단의 멤버이며, 여러 오픈 소스 프로젝트의 커미터로 활약하고 있다. 또한 블로거이자 오픈 소스 에반젤리스트, 블록체인 신봉자, 발표자, 『Camel Design Patterns』의 저자이기도 하다. 10여 년간 확장성이 뛰어나고 회복력 있는 분산 시스템을 구축하고 설계해왔다.
평소 멘토링과 코딩을 즐기며, 엔터프라이즈 기업들이 오픈 소스 솔루션을 성공적으로 구축할 수 있도록 자문을 한다. 현재는 애플리케이션 통합, 엔터프라이즈 블록체인, 분산 시스템 설계, 마이크로서비스, 클라우드 네이티브 애플리케이션 등 업무에 주력하고 있다.
트위터 https://twitter.com/bibryam, 블로그 https://www.ofbizian.com

저자 : 롤란트 후스
박사 학위자이며, 퓨즈(Fuse) 온라인에서 기술 책임자로 일했고 현재는 레드햇의 수석 소프트웨어 엔지니어로서 서버리스 팀에서 케이네이티브(Knative) 코딩을 담당하고 있다. 20년 이상 자바 개발을 해왔으며 최근에는 고Go 언어와 또 다른 사랑에 빠졌다. 하지만, 시스템 관리자로서 자신의 근본을 결코 잊은 적이 없다. JMX-HTTP 브릿지 졸로키아Jolokia의 수석 개발자이자, 컨테이너 이미지를 생성하고 쿠버네티스와 오픈시프트(OpenShift)에 배포하는 데 널리 사용되는 자바 빌드 도구의 수석 개발자로서 활발하게 오픈 소스에 기여 중이다. 코딩뿐만 아니라 컨퍼런스 발표나 저술 활동을 통해 자신의 작업을 공개하기를 즐긴다.
트위터 https://twitter.com/ro14nd, 블로그 https://ro14nd.de

역자 : 안승규
20여 년간 삼성SDS에서 엔터프라이즈 애플리케이션 설계 및 개발을 하고, 오픈스택 기반의 프라이빗 클라우드 개발을 리딩했다. 2015년 SKT로 옮겨 쿠버네티스기반의 플랫폼 개발을 주도하고 있으며, 쿠버네티스 코리아 그룹 대표로서 국내 쿠버네티스 저변 확대에 노력 중이다.
트위터 https://twitter.com/seungkyua, 블로그 https://ahnseungkyu.com

역자 : 서한배
현재 삼성SDS에서 쿠버플로우(Kubeflow) 기반의 머신러닝 플랫폼 설계 및 개발을 리딩하고 있다. ARM기반의 임베디드 펌웨어 엔지니어로서 개발을 시작하여, 오픈스택과 쿠버네티스 기반 솔루션과 PaaS 엔진 개발에 참여했다. 클라우드 관련 전반적인 기술과 머신러닝 분야에 관심이 많으며, 현재는 GPU 분산 트레이닝과 ML 파이프라인 기술에 중점을 두고 있다. 커뮤니티에서 발표나 토론을 통해 지식을 공유하는 것을 즐긴다.

저자(글) 롤란트 후스

번역 안승규

작가의 말

[지은이의 글]
마이크로서비스와 컨테이너 기술의 진화는 개발자가 소프트웨어를 설계, 구축, 실행하는 방식을 크게 변화시켰다. 최신 아키텍처는 새로운 분산된 기본 요소를 제공하며, 이로 인해 많은 개발자나 기술 책임자, 아키텍트에게 익숙지 않은 다양한 실행이 필요해졌다. 이 책에서는 쿠버네티스에서 클라우드 네이티브 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위한 일반적이고 재사용 가능한 패턴과 원칙을 알려준다.
이 책의 24가지 쿠버네티스 디자인 패턴에는 각 문제에 대한 설명과 쿠버네티스에 특화된 해결책이 담겨 있다. 모든 패턴에 대해 구체적인 코드 예제를 제공하므로 각 패턴 예제를 실행해볼 수도 있다. 입증된 디자인 패턴으로 클라우드 네이티브 문제를 해결하는 방법을 알고 싶은 개발자와 아키텍트를 위한 책이다.

| 이 책에서 다루는 내용 |
- 기본 패턴은 컨테이너 기반 클라우드 네이티브 애플리케이션 구축을 위한 핵심 원칙과 사례를 다룬다.
- 행동 패턴은 컨테이너 및 플랫폼 상호작용을 관리하기 위한 좀 더 세분화된 개념을 살펴본다.
- 구조 패턴은 특정 사용 예를 다루기 위해 파드 내에서 컨테이너를 구성하는 데 도움이 된다.
- 설정 패턴은 쿠버네티스에서 애플리케이션 설정을 처리하는 방법에 대한 통찰을 제공한다.
- 고급 패턴은 오퍼레이터와 오토스케일링 같은 더욱 복잡한 주제를 다룬다.

[옮긴이의 글]
[안승규]
때는 2015년 초 무렵, IaaS, PaaS와 관련된 업무를 하다 보니 플랫폼으로 서비스를 제공하는 구현 방법에 대한 관심이 많았다. 하지만, 당시만 해도 컨테이너로 서비스를 제공하는 개념은 흔치 않아 서비스 개발을 위해 오픈소스를 비롯한 몇몇 제품들의 장단점을 비교하다가 쿠버네티스를 처음 접하게 되었다. 실제로 쿠버네티스를 제대로 설치하고 검토한 것은 그해 10월쯤이다. 오픈스택 서밋에서 우연히 코어오에스(CoreOS)의 텍토닉(Tectonic)이란 제품을 알게 되었고, 일주일 고생 끝에 겨우 설치를 완료해 쿠버네티스 샘플 소스를 돌리고, iptables 규칙을 확인하면서 서비스가 어떻게 돌아가는지를 하나씩 따라해가며 이해했다. 그때 문득 나 혼자 고민할 것이 아니라 모두 같이 공유할 수 있는 커뮤니티가 있으면 좋겠다는 생각에 이듬해인 2016년 1월 9일 쿠버네티스 코리아 그룹을 개설했다.
쿠버네티스는 처음 접하는 이들이 이해하기에는 진입장벽이 높아 그리 쉽지 않다. 특히, 쿠버네티스를 설치하는 것부터가 난제다(물론 지금은 카인드(Kind)나 미니큐브(Minikube) 등이 있어 간단히 설치할 수 있다). 여기에다가 컨테이너에 대한 이해가 필요하며, 쿠버네티스의 기본 요소 및 자원들(예를 들어 파드, 디플로이먼트, 레플리카세트, 서비스, 엔드포인트 등)도 제대로 활용할 수 있어야 한다. 더 큰 문제는 쿠버네티스를 어느 정도 이해한다 하더라도, 대부분은 아주 기본적인 개념만 알고 있을 확률이 높다는 점이다. 쿠버네티스를 활용해 서비스를 구축한 사람은 서비스 구축 과정에서 활용한 쿠버네티스 기능만 알고 그 이상의 중요한 개념을 모르는 경우가 부지기수다. 그렇기 때문에 이 책 『쿠버네티스 패턴』은 더욱 가치있게 다가올 것이다.
이 책은 세부 구현에 대해 자세히 설명하지는 않는다. 하지만 24가지 디자인 패턴을 통해 쿠버네티스의 핵심 개념을 설명함으로써 독자들에게 길잡이 역할을 해준다. 간혹 이 책에서 한 문장 혹은 한 문단으로 설명하는 쿠버네티스 개념들을 대수롭게 여겨 그냥 넘겨서는 안 된다. 각 장의 ‘참고 자료’ 절에서 열거한 링크들을 일일이 방문해 읽어보고 핵심 개념들을 모두 이해한다면 이 책의 가치를 확연히 깨닫게 될 것이다.
쿠버네티스 초보자가 이 책에서 다루는 내용을 다 이해했다면, 이제는 쿠버네티스 전문가의 경지에 올랐다고 할 수 있을 것이다. 그러면 이제는 한 단계 더 나아가 쿠버네티스 기반의 프로그래밍을 학습해야 하며, 클라우드 네이티브 컴퓨팅 재단(CNCF, Cloud Native Computing Foundation)의 여러 프로젝트들을 살펴봄으로써 쿠버네티스를 더 깊이 이해하려 노력해야 한다. 그렇기 때문에 더더욱 이 책 『쿠버네티스 패턴』은 여러분이 쿠버네티스 전문가로 도약하기 위한 첫걸음이 되어주리라 확신한다.

[서한배]
클라우드 네이티브 기술은 클라우드를 기반으로 하는 대부분의 개발 및 운영환경에 적용되고 있을 뿐만 아니라 레거시 시스템도 빠르게 대체하면서 패러다임 전환을 가져오고 있다. 클라우드 네이티브 컴퓨팅에서 가장 대표적인 오케스트레이션 도구인 쿠버네티스는 오늘날 클라우드를 기반으로 하는 개발자나 운영자라면 필수로 이해해야 하는 플랫폼이 되었다. 하지만 필드의 다양한 요구사항과 수많은 사용 사례를 ~~

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