[Network] Kubernetes 네트워크 구조 & 서비스 디스커버리

 

 

1. Kubernetes 네트워크 개요

Kubernetes(쿠버네티스)는 컨테이너화된 애플리케이션을 관리하는 오케스트레이션 플랫폼으로, 네트워크 통신을 원활하게 하기 위해 다양한 네트워크 컴포넌트를 제공한다. 쿠버네티스 네트워크 구조를 이해하면 클러스터 내 Pod 간 통신, 외부 트래픽 처리, 서비스 디스커버리 등의 개념을 효과적으로 활용할 수 있다.

 

✅ Kubernetes 네트워크의 주요 목표

• Pod 간 통신이 원활하게 이루어질 것 (각 Pod는 고유한 IP를 가짐)
• 네트워크 정책(NetworkPolicy)을 통한 보안 제어 가능
• 서비스 디스커버리를 통해 동적 애플리케이션 연결 지원
• 로드 밸런싱을 통한 트래픽 관리 및 확장성 제공

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2. Kubernetes 네트워크 구조

쿠버네티스의 네트워크는 다음과 같은 주요 컴포넌트로 구성된다.

 

🔹 1️⃣ Pod 네트워크 (Pod-to-Pod Communication)

• 모든 Pod는 클러스터 내에서 고유한 IP를 할당받음
• Pod 간에는 NAT(Network Address Translation) 없이 직접 통신 가능
• CNI(Container Network Interface) 플러그인을 통해 구현
  • 대표적인 CNI: Flannel, Calico, Cilium, WeaveNet 등

 

🔹 2️⃣ 서비스 네트워크 (ClusterIP, NodePort, LoadBalancer)

• ClusterIP: 내부에서만 접근 가능한 서비스 (기본값)
• NodePort: 외부에서 특정 포트를 통해 접근 가능
• LoadBalancer: 클라우드 제공업체의 로드 밸런서를 사용하여 외부 트래픽을 처리
• Ingress: 여러 서비스에 대한 HTTP/HTTPS 라우팅을 제공하는 API Gateway 역할 수행

 

🔹 3️⃣ DNS 기반 서비스 디스커버리

• Kubernetes는 CoreDNS를 통해 서비스 디스커버리를 제공
• 각 서비스는 서비스명.네임스페이스.svc.cluster.local 형식의 도메인을 가짐
• Pod는 이 도메인을 통해 다른 서비스에 접근 가능

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3. Kubernetes CNI (Container Network Interface)

Kubernetes에서는 CNI 플러그인을 사용하여 네트워크 기능을 제공한다.

 

CNI 플러그인 특징

Flannel	간단한 네트워크 오버레이 (VXLAN, host-gw 지원)
Calico	네트워크 정책 지원, BGP 기반 라우팅 가능
Cilium	eBPF 기반 고성능 네트워크 및 보안 정책 제공
WeaveNet	간단한 설치, 자동 네트워크 복구 기능 제공

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4. Kubernetes 네트워크 정책 (NetworkPolicy)

NetworkPolicy를 사용하면 특정 Pod 간의 트래픽을 제어할 수 있다.

 

✅ 기본 개념

• 기본적으로 쿠버네티스 Pod 간의 통신은 모두 허용됨
• NetworkPolicy를 정의하면 특정 트래픽만 허용 가능
• ingress (수신 트래픽) 및 egress (송신 트래픽) 제어 가능

 

✅ 예제: 특정 네임스페이스에서만 접근 허용

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-namespace-access
  namespace: my-namespace
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: my-app
  ingress:
    - from:
        - namespaceSelector:
            matchLabels:
              name: trusted-namespace

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5. 서비스 디스커버리와 DNS

Kubernetes에서 서비스 디스커버리는 자동화된 방식으로 동작하며, CoreDNS를 활용하여 클러스터 내에서 Pod 간 통신을 지원한다.

 

✅ 서비스 디스커버리 방식

1. 환경 변수 기반: Pod가 실행될 때 서비스의 IP와 포트가 환경 변수로 주입됨
2. DNS 기반 (권장 방법): CoreDNS를 통해 my-service.default.svc.cluster.local과 같은 형식으로 조회 가능

 

✅ DNS 조회 예제

nslookup my-service.default.svc.cluster.local

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6. Ingress 컨트롤러를 활용한 트래픽 관리

쿠버네티스에서는 Ingress를 사용하여 외부 트래픽을 내부 서비스로 라우팅할 수 있다.

 

✅ 주요 기능

• HTTP/HTTPS 트래픽을 특정 서비스로 전달
• 도메인 기반 라우팅 지원
• TLS(SSL) 인증서 적용 가능

 

✅ 간단한 Ingress 예제

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

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7. 결론

쿠버네티스 네트워크는 Pod-to-Pod 통신, 서비스 디스커버리, 로드 밸런싱, 네트워크 정책 적용 등의 기능을 제공하며, 이를 활용하여 안정적이고 확장 가능한 애플리케이션을 구축할 수 있다.

✅ CNI 플러그인을 선택하여 네트워크를 구성할 수 있음

✅ NetworkPolicy를 활용해 보안을 강화할 수 있음

✅ CoreDNS 기반의 서비스 디스커버리를 활용 가능

✅ Ingress 컨트롤러를 활용하여 트래픽을 효과적으로 라우팅 가능

쿠버네티스 네트워크를 최적화하면 애플리케이션 성능을 향상시키고, 보안을 강화할 수 있다