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kube-proxy

kube-proxy

kube-proxy가 하는일

kube-proxy는 Kubernetes에서 각 노드에서 실행되는 네트워크 프록시로, Service의 가상 IP(ClusterIP)를 실제 Pod의 IP로 연결하는 역할을 합니다. Kubernetes의 네트워킹 모델을 지원하는 핵심 구성 요소 중 하나이며, 다음과 같은 기능을 수행합니다.

🛠 주요 역할

1. 서비스 로드 밸런싱

  • Kubernetes의 Service는 여러 개의 Pod을 하나의 엔드포인트로 제공하는데, kube-proxy는 iptables 또는 IPVS를 이용해 트래픽을 적절한 Pod으로 라우팅합니다.
  • 클라이언트가 ClusterIP(가상 IP)로 요청을 보내면, kube-proxy가 이를 적절한 Pod IP로 전달합니다.

2. 트래픽 포워딩

  • 노드에 도착한 패킷을 적절한 Pod으로 전달합니다.
  • kube-proxy는 iptables, IPVS, user-space 모드를 사용하여 패킷을 포워딩합니다.

3. 서비스 정책 적용

  • Kubernetes Service의 SessionAffinity(고정 연결) 등의 정책을 지원합니다.
  • 특정 클라이언트 요청이 항상 같은 Pod으로 가도록 설정 가능.

🔍 작동 방식 (모드별 차이)

1️⃣ iptables 모드 (기본)

  • iptables 규칙을 설정하여 트래픽을 라우팅합니다.
  • 각 Service에 대해 iptables 체인을 생성하고, 요청이 들어오면 해당 체인에 따라 적절한 Pod으로 전달됩니다.
  • 성능이 우수하며, 기본적으로 많이 사용됨.

2️⃣ IPVS (IP Virtual Server) 모드

  • ipvsadm을 사용하여 Linux 커널의 IPVS 기능을 활용(L4 Load Balancer).
  • iptables보다 더 효율적이며, 대규모 트래픽 처리에 적합.
  • kube-proxy 실행 시 --proxy-mode=ipvs 옵션으로 활성화 가능.

3️⃣ user-space 모드 (비효율적, 거의 사용 안 함)

  • kube-proxy가 직접 요청을 받고 적절한 Pod으로 프록시 역할을 수행.
  • 성능이 낮고 오버헤드가 많아 현재는 거의 사용되지 않음.

🎯 정리

  • kube-proxy는 Kubernetes 클러스터의 Service 네트워킹을 담당하며, 클라이언트 요청을 올바른 Pod으로 연결.
  • iptables 또는 IPVS를 사용하여 패킷을 효율적으로 라우팅.
  • Kubernetes의 내부 서비스 디스커버리 및 로드 밸런싱을 지원.

🚀 즉, kube-proxy는 Kubernetes에서 서비스 간 통신을 원활하게 만들어주는 핵심 네트워크 컴포넌트!

📌 kube-proxy 작동 방식 예시

🎯 시나리오

  1. 사용자가 ClusterIP를 가진 서비스에 요청을 보냄
  2. kube-proxy가 iptables 또는 IPVS를 사용해 요청을 적절한 Pod으로 라우팅
  3. Pod이 요청을 처리하고 응답을 반환

🏗 예제 구성

1️⃣ Deployment & Service 생성

아래와 같이 nginx를 실행하는 Pod 3개를 포함한 Deployment와 이를 노출하는 Service를 생성한다고 가정하자.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80   # 서비스의 포트
      targetPort: 80 # Pod의 포트
  type: ClusterIP  # 기본적으로 내부에서만 접근 가능

🎯 서비스 요청 흐름

사용자가 Kubernetes 클러스터 내부에서 다음과 같은 요청을 보낸다고 가정하자.

curl http://nginx-service:80

2️⃣ kube-proxy의 역할

  1. 사용자가 nginx-service:80(ClusterIP)로 요청을 보냄.
  2. kube-proxy가 iptables 또는 IPVS를 확인하여 해당 Service가 어떤 Pod들과 연결되어 있는지 확인.
  3. 요청을 3개의 Pod 중 하나로 로드 밸런싱하여 전달.

🖥 iptables 기반의 요청 처리 흐름

kube-proxy가 iptables 모드를 사용할 경우, 내부적으로 아래와 같은 규칙이 생성됨.

iptables -t nat -L -n -v
Chain KUBE-SERVICES (2 references)
target     prot opt source               destination
KUBE-SVC-XXXXXX  tcp  --  0.0.0.0/0        10.96.0.10  /* nginx-service */

Chain KUBE-SVC-XXXXXX
target     prot opt source               destination
KUBE-SEP-AAAAAA  all  --  0.0.0.0/0        0.0.0.0/0   /* Pod1 */
KUBE-SEP-BBBBBB  all  --  0.0.0.0/0        0.0.0.0/0   /* Pod2 */
KUBE-SEP-CCCCCC  all  --  0.0.0.0/0        0.0.0.0/0   /* Pod3 */

📌 설명

  • nginx-service의 ClusterIP는 10.96.0.10 (Kubernetes가 할당한 내부 가상 IP)
  • kube-proxy가 iptables을 통해 Pod1, Pod2, Pod3 중 하나로 트래픽을 전달 (라운드 로빈 방식)

🚀 결과

  • curl http://nginx-service:80를 실행할 때마다 다른 Pod이 응답할 가능성이 있음.
  • kube-proxy는 클러스터 내부에서 클라이언트가 Pod의 실제 IP를 몰라도 서비스가 가능하도록 네트워크 라우팅을 수행.

🎯 정리

  1. 사용자는 Service의 ClusterIP(가상 IP)로 요청을 보냄.
  2. kube-proxy는 iptables 또는 IPVS를 통해 요청을 적절한 Pod으로 전달.
  3. 요청을 받은 Pod이 응답을 보내고 클라이언트가 결과를 받음.

💡 즉, kube-proxy는 Kubernetes의 내부 네트워크 트래픽을 관리하는 핵심 컴포넌트다! 🚀

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