ETCD in HA
쿠버네티스의 고가용성(High Availability, HA) 구성에서는 시스템의 모든 구성 요소가 중복되어 단일 장애 지점이 없도록 설계됩니다. 이는 마스터 노드, 워커 노드, 제어 평면 구성 요소 및 애플리케이션 포드 등 클러스터의 모든 부분에 적용됩니다.
고가용성(High Availability) 구성 이해하기
- 마스터 노드: 프로덕션 환경에서는 다수의 마스터 노드를 사용하여 고가용성을 보장합니다.
- etcd 클러스터: etcd는 데이터 일관성을 유지하기 위해 raft 프로토콜을 사용하는 분산 키-값 저장소입니다.
- API 서버: 여러 API 서버가 활성-활성 모드로 운영되어, 하나의 API 서버에 장애가 발생해도 다른 서버가 요청을 처리할 수 있습니다.
- 스케줄러와 컨트롤러 매니저: 이들은 리더 선출(leader election) 메커니즘을 통해 한 번에 하나만 활성화되어 운영됩니다.
etcd의 고가용성 설정
etcd 클러스터는 일반적으로 3개 또는 5개의 노드로 구성됩니다. 클러스터의 노드 수가 홀수인 경우 네트워크 분할 시에도 더 높은 안정성을 제공합니다. etcd는 다음과 같이 설정될 수 있습니다:
- 스택된 제어 평면 노드(topology): etcd가 마스터 노드와 함께 설치되어 관리가 용이하며 노드 수가 적습니다.
- 외부 etcd 서버(topology): etcd를 별도의 서버에 설치하여 제어 평면의 장애가 etcd에 영향을 미치지 않도록 합니다. 이 구성은 더 복잡하지만 더 안정적입니다.
리더 선출 프로세스
- 리더 선출: 컨트롤러 매니저와 스케줄러는 리더 선출을 통해 단일 활성 인스턴스가 클러스터를 관리하도록 합니다. 이는 중복 작업을 방지하고 효율성을 높입니다.
etcd와 쿼럼
etcd 클러스터는 고가용성을 보장하기 위해 여러 노드에 걸쳐 데이터를 복제합니다. 클러스터 내의 모든 변경사항(데이터 쓰기)은 '쿼럼'에 의해 승인되어야 합니다. 쿼럼은 클러스터의 노드 중 과반수가 참여해야 하는 프로세스입니다.
쿼럼의 중요성
쿼럼은 클러스터가 일관성 있는 상태를 유지하도록 하는 데 필수적입니다. 이는 etcd가 사용하는 Raft 합의 알고리즘의 핵심 원칙 중 하나입니다.
쿼럼 계산 방법
쿼럼의 크기는 (노드 수 / 2) + 1로 계산됩니다. 예를 들어, 3개의 노드를 가진 클러스터에서는 쿼럼 크기가 2가 됩니다. 이는 클러스터의 상태를 변경하기 위해 적어도 2개의 노드가 동의해야 함을 의미합니다.
쿼럼과 클러스터 장애
etcd 클러스터에서 쿼럼이 충족되지 않으면, 새로운 데이터를 쓰거나 클러스터의 상태를 변경할 수 없습니다. 이는 클러스터가 분할된 상태에서 일부 노드만 작동 가능한 상황에서도 중요합니다. 예를 들어, 5개 노드의 클러스터가 있고, 네트워크 이슈로 2개 노드만 접근 가능한 경우, 쿼럼이 충족되지 않아 클러스터는 쓰기 작업을 수행할 수 없습니다.
로드 밸런서를 통한 API 서버 접근
- 로드 밸런서: 클라이언트 요청을 여러 마스터 노드에 분산시켜 고가용성을 제공합니다. NGINX, HAProxy 등을 사용할 수 있습니다.
