Kubernetes K3s 고가용성: 2노드 동기 복제 및 장애 조치

K3s HA 간소화: MetalLB 및 Longhorn 대신 SafeKit을 선택해야 하는 이유

K3s의 표준 오픈 소스 스택(MetalLB + Longhorn)은 대규모 데이터 센터에 강력하지만, 2노드 온프레미스 사이트에는 과도한 복잡성을 초래합니다. SafeKit은 독립형 네트워킹 및 스토리지 도구를 단일 통합 HA 엔진으로 대체하여 K3s 환경을 간소화합니다.

2노드 K3s 고가용성(HA)에 SafeKit을 사용해야 하는 이유는 무엇일까요?

• 진정한 2노드 고가용성: SafeKit 단 2개의 노드 만으로 완전한 이중화를 제공하여 etcd 쿼럼에 필요한 3개 노드 요건을 없앱니다.
• 제로 데이터 손실(RPO =0): 높은 오버헤드의 블록 스토리지를 동기식 바이트 수준 복제로 대체하여 로컬 SSD 성능을 제공합니다.
• 유연한 파일 수준 보호: SafeKit 호스트 기반 복제를 파일 수준에서 수행하며, 이는 애플리케이션에 완전히 투명하게 적용됩니다. 데이터베이스뿐만 아니라 모든 관련 폴더와 데이터를 보호합니다. 기존 폴더는 설치된 위치 그대로, 심지어 시스템 디스크에 있는 폴더도 복제할 수 있습니다.
• 통합 가상 IP(VIP): 커널 수준에서 클러스터 IP를 기본적으로 관리하여 별도의 MetalLB 구성이 필요하지 않습니다.
• 자동 장애 조치 및 장애 복구: 장애 발생 시 보조 노드로 즉시 전환을 트리거합니다. 기본 노드가 정상 상태가 되면 SafeKit 수동 개입 없이 자동 데이터 재동기화를 실행합니다.
• 초저 오버헤드: SafeKit 표준 스택에 필요한 스토리지 포드(CSI/Longhorn) 및 네트워킹 포드(CNI/MetalLB)의 무거운 관리 오버헤드 없이 작동하여 애플리케이션에 중요한 RAM 및 CPU를 확보해 줍니다.
• IT 전반에 대한 지식이 있는 사용자에게 적합: 네트워킹 및 스토리지에 대한 복잡한 인프라 YAML을 간단한 웹 GUI 및 자동 배포 스크립트로 대체하여 애플리케이션에만 집중할 수 있도록 합니다.

2노드 K3s 클러스터를 위한 비공유(shared-nothing) 고가용성(HA)

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목차

• SafeKit 소프트웨어는 Kubernetes K3s 고가용성 클러스터를 어떻게 간단하게 구현할까요?
• SafeKit mirror 클러스터 Kubernetes K3S와 어떻게 연동되나요?
• SafeKit 고가용성 제한 사항
• 비교: SafeKit vs. 표준 K3s 스택(MetalLB 및 Longhorn)
• 비디오 가이드: SafeKit mirror HA 클러스터를 구성
• 🔍 SafeKit 살펴보기

SafeKit 소프트웨어는 Kubernetes K3s 고가용성 클러스터를 어떻게 간단하게 구현할까요?

2노드 Kubernetes K3s 클러스터에 고가용성을 구현하려면 어떻게 해야 하나요?

SafeKit k3s.safe mirror 모듈을 사용하여 2노드 Kubernetes K3s 클러스터에 고가용성(HA)을 구현할 수 있습니다. 이 솔루션을 사용하면 외부 NFS 스토리지, 전용 외부 구성 데이터베이스 또는 전문 Kubernetes 지식 없이도 이중화된 환경을 배포할 수 있습니다.

엣지 및 IoT 컴퓨팅에 K3s를 사용하는 이유는 무엇일까요?

K3s는 리소스 제약 환경을 위해 설계된 경량의 인증된 배포판이므로 IoT 및 엣지 컴퓨팅에 선호되는 Kubernetes 엔진입니다. K3s는 표준 Kubernetes의 완전한 호환성을 유지하면서 운영 오버헤드를 간소화합니다.

K3s.safe mirror 모듈의 주요 기능은 무엇인가요?

k3s.safe 모듈은 다음을 구현하여 K3s를 위한 포괄적인 HA 스택을 제공합니다

• 듀얼 액티브 노드: 2개의 활성 K3s 마스터/에이전트를 동시에 실행하여 파드를 호스팅합니다.
• 데이터베이스 복제: 노드 간 MariaDB 구성 데이터베이스의 실시간 복제.
• 영구 스토리지: 통합 NFS 클라이언트 동적 프로비저너(nfs-client)를 통한 영구 볼륨 복제.
• 네트워크 연속성: 원활한 클라이언트 액세스를 위한 가상 IP 주소를 포함합니다.
• 자동 복구: 자동 장애 조치 및 장애 복구를 완벽하게 지원합니다.

K3s 외에 SafeKit은 어떤 애플리케이션과 환경을 보호할 수 있나요?

SafeKit은 Windows 및 Linux 모두 지원하는 다목적 고가용성 솔루션으로, K3s mirror 클러스터를 훨씬 뛰어넘는 기능을 제공합니다. 다음과 같은 광범위한 중요 워크로드를 위한 동기식 실시간 복제 및 자동 장애 조치를 지원합니다

• 가상 및 물리적 환경: 완전한 Hyper-V 또는 KVM 가상 머신.
• 컨테이너 오케스트레이션: Docker, Podman 환경.
• 데이터 및 서비스: 개별 파일 디렉터리, 서비스 및 다양한 데이터베이스.
• 클라우드 인프라: 클라우드 애플리케이션을 위한 고가용성.

SafeKit은 웹 서버와 같은 상태 비저장 애플리케이션을 위해 네이티브 네트워크 부하 분산 및 장애 조치를 갖춘 farm 클러스터를 제공합니다.

💡 지원되는 HA 솔루션의 전체 목록은 여기에서 확인하세요.

SafeKit은 어떻게 K3s의 고가용성을 달성할까요?

SafeKit을 사용한 2노드 K3s 클러스터의 아키텍처 및 이중화 로직

자동 장애 조치 메커니즘: 주 노드에 장애가 발생하면 SafeKit은 가상 IP와 스토리지 서비스를 보조 노드로 자동 마이그레이션하여 K3s 클러스터에 중단 없는 서비스를 보장합니다.

SafeKit mirror 클러스터 Kubernetes K3S와 어떻게 연동되나요?

1단계: mirror 클러스터에서 바이트 수준 파일 복제

이 단계에서는 **서버 1(PRIM)**과 서버 2(SECOND) 간의 고가용성 아키텍처 보여줍니다. 두 서버 모두 아키텍처 표에 정의된 대로 K3s 마스터 및 에이전트 구성 요소를 실행합니다.

현재 가상 IP(VIP), NFS 영구 스토리지 및 MariaDB 서버 1(PRIM)에서만 활성화되어 있습니다. 두 노드의 K3s 마스터 구성 요소는 가상 IP와 MariaDB 포트를 통해 클러스터 상태에 액세스하여 서로 동기화됩니다. SafeKit은 MariaDB 및 영구 NFS 파일의 동기 복제를 구현하여 장애 발생 시 데이터 손실이 없도록 보장합니다(RPO = 0).

K3s 마스터는 K3s 에이전트와 직접 통신하여 워크로드를 두 개 이상의 노드에 분산합니다. 외부 클라이언트는
PRIM 노드의 클러스터 가상 IP 주소입니다. 표준 Kubernetes 메커니즘을 사용하여 K3s 마스터는 노드에 분산된 파드로 트래픽을 중계합니다. 마찬가지로 파드는 가상 IP 및 NFS 포트를 통해 PRIM 서버의 **영구 볼륨(PV)**에 액세스합니다.

2단계: 자동 장애 조치 및 서비스 연속성

**서버 1(PRIM)**에 장애가 발생하면 서버 2(SECOND)가 자동으로 클러스터 운영을 인계받아 연속성을 보장합니다.

SafeKit은 장애를 감지하고 클러스터의 가상 IP 주소를 즉시 서버 2로 마이그레이션합니다. 그런 다음 로컬 MariaDB 및 NFS 서비스를 활성 상태로 승격합니다. 1단계에서 수행된 동기 복제 덕분에 모든 MariaDB 데이터베이스와 NFS 영구 볼륨(PV) 파일은 이미 서버 2에서 최신 상태이므로 데이터 손실이 전혀 없습니다.

클러스터 상태가 유지된 상태에서 서버 2의 K3s 마스터는 실행을 계속합니다. 서버 1 에이전트의 손실을 감지하고 영향을 받는 파드를 나머지 활성 K3s 에이전트에 자동으로 재스케줄링합니다. 총 장애 조치 시간(RTO)은 장애 감지 간격(기본값: 30초)과 보조 노드에서 K3s 구성 요소를 초기화하는 데 필요한 시간의 합계입니다.

서버 1이 오프라인 상태인 동안 MariaDB 및 NFS 서비스는 서버 2에서 계속 실행되며 변경 사항을 로컬에만 기록합니다.

3단계: 장애 복구 및 자동 재통합

초기 문제가 해결된 후 서버 1이 다시 시작되면 페일백이 발생합니다. SafeKit은 MariaDB 및 NFS 파일을 자동으로 재동기화하여 다운타임 동안 서버 2에서 수정된 데이터만 업데이트합니다. 이 재통합 프로세스는 중단 없이 진행 되며, K3s 마스터 및 에이전트 구성 요소는 중단 없이 서버 2에서 계속 실행됩니다.

SafeKit 서버가 중지된 방식에 따라 복구 시간을 최적화합니다

• 정상 종료: SafeKit 서버 1에서 의도적으로 중지된 경우, 파일 내에서 수정된 특정 영역만 수정 추적 비트맵을 사용하여 재동기화됩니다. 이를 통해 매우 빠른 재통합이 보장됩니다.
• 시스템 충돌(예: 정전): 서버 1이 비정상적으로 종료된 경우, 안전을 위해 수정 비트맵이 우회됩니다. 대신 SafeKit 마지막 동기화 지점보다 최신 수정 타임스탬프가 있는 모든 파일을 재동기화하여 전체 데이터 무결성을 보장합니다.

4단계: 고가용성 및 부하 분산 복원

재통합 후 클러스터는 전체 mirror 모드로 돌아가며, 1단계에서 설명한 상태를 미러링합니다. 시스템은 다시 고가용성 상태가 됩니다. MariaDB 및 NFS 서비스는 서버 2에서 계속 활성화되어 있는 반면, SafeKit은 모든 파일 업데이트를 서버 1로 실시간 복제합니다.

K3s 마스터와 K3s 에이전트가 서버 1에서 자동으로 다시 시작됩니다. 이제 Kubernetes 스케줄러는 서버 1을 정상 노드로 인식하고 파드를 다시 스케줄링하여 두 서버에 워크로드를 분산할 수 있습니다.

관리자가 MariaDB 및 NFS 서비스를 서버 1에서 실행하도록 선호하는 경우(원래 PRIM 역할 복원), 웹 콘솔을 통해 편리한 시간에 수동으로 전환을 트리거하거나 구성 설정을 통해 자동화할 수 있습니다.

SafeKit mirror 클러스터를 구성하는 방법은 무엇입니까?

SafeKit 웹 콘솔은 중요한 애플리케이션의 고가용성을 조율하기 위한 직관적인 인터페이스를 제공합니다. 몇 단계만으로 SafeKit mirror 클러스터를 구성하여 비즈니스 연속성을 보장할 수 있습니다

• 애플리케이션 장애 조치(매크로 탭): 장애 발생 시 자동으로 다시 시작할 특정 애플리케이션 서비스를 정의합니다.
• 하트비트 네트워크: 클러스터 노드가 서로의 상태와 가용성을 지속적으로 모니터링하고 장애 조치 결정을 동기화하는 데 사용하는 전용 통신 경로입니다.
• 가상 IP 관리: 장애 조치 후 클라이언트가 투명하게 재연결될 수 있도록 가상 IP(VIP)를 설정합니다.
• 실시간 복제: 호스트 기반 동기식 바이트 수준 복제에 중요한 디렉터리를 선택합니다.
• 체커: 애플리케이션의 상태를 모니터링하고 프로세스 오류가 감지되면 자동 복구를 트리거합니다.

SafeKit 클러스터에는 전용 스플릿 브레인 검사기가 포함되어 있어 세 번째 증인 머신이나 추가 하트비트 네트워크 없이도 네트워크 격리 문제를 해결할 수 있습니다. 클러스터의 하트비트, 장애 조치 및 쿼럼에 대해 자세히 알아보세요.

SafeKit mirror 클러스터를 모니터링하는 방법은 무엇입니까?

SafeKit 관리 콘솔은 고가용성 인프라에 대한 통합된 보기를 제공합니다. 관리자는 이를 통해 클러스터의 운영 상태를 모니터링하고 데이터 동기화를 실시간으로 추적할 수 있습니다.

2노드 mirror 클러스터의 경우 콘솔에 각 서버의 역할이 명확하게 표시됩니다

• PRIM (기본): 현재 애플리케이션을 실행하고 가상 IP를 관리하는 활성 노드입니다. 로컬 스토리지에 쓰기를 수행하고 보조 노드에 실시간 복제를 수행합니다.
• SECOND (Secondary): 동기식 바이트 수준 업데이트를 수신하는 대기 노드입니다. 주 노드에 장애가 발생하면 즉시 인계할 준비가 되어 있습니다.
• ALONE 상태: 클러스터가 단일 노드에서 실행 중일 때(예: 유지보수 중 또는 장애 발생 후) 시각적으로 경고하여 이중화가 일시적으로 손실되었음을 나타냅니다.
• 재동기화 진행 상황: 장애가 발생한 노드가 복구되면 백그라운드 데이터 재통합 중에 상태가 주황색으로 바뀌어 “정상으로 돌아가기” 단계에서 다운타임이 발생하지 않도록 합니다.

단순한 상태 아이콘을 넘어, 이 인터페이스는 원클릭 장애 조치 오케스트레이션을 제공하여 계획된 유지보수 동안 주 역할을 수동으로 재할당하는 동시에 사용자 활동에 대한 지속적인 가용성을 보장합니다.

SafeKit 고가용성 제한 사항

비교: SafeKit vs. 표준 K3s 스택(MetalLB 및 Longhorn)

비교: SafeKit vs. 표준 오픈소스(MetalLB + Longhorn)

요약하자면, 표준 DIY 스택(MetalLB + Longhorn)은 Kubernetes 전문가에게 모듈성을 제공하지만, 스토리지 및 네트워킹 도구가 관리하도록 설계된 동일한 노드 장애에 취약한 순환 종속성을 생성합니다. SafeKit은 독립적인 인프라 계층으로 작동하여 이 루프를 끊습니다. 즉 Kubernetes 엔진 또는 호스트 OS가 중단되더라도 작동하는 보다 강력하고 하드웨어에 구애받지 않는 2노드 HA 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 기존 분산 블록 스토리지 및 네트워킹 오버레이에 필요한 막대한 리소스 오버헤드, 필수 3노드 쿼럼 또는 구성 복잡성 없이 자동 복구 및 데이터 무결성을 보장합니다.

비디오 가이드: SafeKit HA mirror 클러스터를 구성

SafeKit 동영상: 애플리케이션 수준 클러스터링 (8:47)

이 비디오는 Microsoft SQL Server에 대한 SafeKit의 고가용성을 보여주지만, 이 솔루션이 K3s 환경을 어떻게 보호하는지에 대한 훌륭한 개요를 제공합니다. SafeKit은 다른 모든 데이터베이스 또는 비즈니스에 중요한 애플리케이션에 대해 동일하게 작동합니다.

영상 하이라이트

1. 🎬 SQL Server가 있는 2개의 노드 (0:32)
2. 🎬 클러스터 및 mirror.safe 모듈 구성 (3:58)
3. 🎬 SQL 복제, 마이그레이션, 충돌 시 장애 조치 시작 및 테스트 (4:17)

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