DevOps 관점에서 VM 생성 및 Kubernetes 클러스터 구축 자동화

개요

DevOps는 개발(Development)과 운영(Operations) 간의 협업을 통해 소프트웨어의 배포 및 인프라 관리 자동화를 달성하는 데 중점을 둡니다. 이를 위해 다양한 도구와 스크립트를 사용하여 가상화 환경을 구축하고, 어플리케이션의 확장성과 유연성을 보장하는 Kubernetes 클러스터를 자동화하는 작업이 핵심입니다. 이 글에서는 Vagrant, Ansible, Python, Bash, PowerShell, ESXi 명령어와 같은 다양한 도구를 사용하여 가상 머신을 자동으로 생성하고, 생성된 VM들에 Kubernetes 클러스터를 구축하는 DevOps 파이프라인을 설계하는 방법을 설명합니다.

1. 가상 머신 생성 도구의 비교와 DevOps 활용 방안

Vagrant & Ansible(소~대규모)

Vagrant는 개발 환경의 생성 및 관리를 자동화하는 도구로, 간단히 여러 가상 머신을 생성할 수 있습니다. Ansible은 생성된 가상 머신의 소프트웨어 설치와 구성 관리를 자동으로 처리하는 구성 관리 도구입니다.

 

DevOps 활용 방안: Vagrant는 일관된 개발 및 테스트 환경을 구축하는 데 매우 유용하며, Ansible을 사용하면 VM에 필요한 모든 소프트웨어와 설정을 코드로 정의하여 자동화할 수 있습니다. 이를 통해 DevOps 파이프라인에서 안정적인 환경 배포와 관리가 가능합니다.

Python 스크립트 (중소 규모)

Python은 VMware API와 통합하여 VM을 생성하거나 관리하는 유연한 스크립트를 작성할 수 있습니다. 라이브러리, 예를 들어 pyVmomi를 통해 ESXi와 상호작용할 수 있습니다.

 

DevOps 활용 방안: Python은 복잡한 로직이나 특정 조건을 기반으로 한 VM 프로비저닝 작업에 적합합니다. 여러 클라우드 및 하이퍼바이저 API를 사용하여 유연한 통합이 가능하기 때문에 DevOps 파이프라인에서 맞춤형 자동화를 구현할 때 유리합니다.

Bash 및 PowerShell 스크립트(중소 규모)

Bash는 주로 리눅스 환경에서 사용되며, PowerShell은 윈도우 환경에서 주로 사용됩니다. 두 스크립팅 언어는 각각의 운영 체제에서 자동화를 수행할 수 있는 강력한 도구입니다.

 

DevOps 활용 방안: Bash는 리눅스 서버의 프로비저닝에 유리하며, govc 같은 도구와 함께 사용하여 VMware 관리 작업을 스크립트로 작성할 수 있습니다. PowerShell은 Windows 기반 인프라에서 유용하며, VMware와 연동 시 PowerCLI 모듈을 사용하여 가상화 작업을 자동화할 수 있습니다.

ESXi 명령어 (ESXi Shell 또는 SSH)(소규모)

ESXi 호스트의 셸에 직접 접근하여 명령어를 실행하는 방식으로, 기본적인 VM 관리와 설정을 수행할 수 있습니다.

 

DevOps 활용 방안: ESXi 명령어는 호스트 수준에서 직접 제어를 하기에 효율적입니다. 다만 대규모 환경에서는 자동화 및 관리 측면에서 Bash 스크립트와 같은 다른 도구와 결합하여 사용하는 것이 더 효율적입니다.

2. 가상 머신 생성 및 Kubernetes 클러스터 구축의 전체적인 흐름

여기에서는 VM 생성에서 Kubernetes 클러스터 구축까지의 DevOps 관점에서의 자동화 과정을 단계별로 설명합니다.

1단계: VM 생성 자동화

가상 머신을 생성하기 위한 첫 번째 단계는 VM 프로비저닝을 자동화하는 것입니다. 이를 위해 사용할 수 있는 몇 가지 도구 조합이 있습니다.

 

• Vagrant & Ansible: Vagrant로 VM을 생성하고, Ansible을 사용해 각 VM에 Kubernetes 설치에 필요한 초기 설정을 적용합니다. 이 과정에서는 Docker 설치, 네트워크 설정 등 Kubernetes 클러스터를 구축하는 데 필요한 모든 사전 조건을 설정합니다.
• Python 스크립트: Python과 pyVmomi 라이브러리를 사용해 vCenter 또는 ESXi와 상호작용하여 가상 머신을 생성합니다. Python은 이 과정에서 사용자 정의 요구 사항에 맞춘 프로비저닝 작업을 자동으로 수행할 수 있습니다.
• Bash 또는 PowerShell 스크립트: 간단한 프로비저닝이라면 Bash 스크립트 또는 PowerShell 스크립트를 사용하여 ESXi에서 직접 가상 머신을 생성할 수도 있습니다. 이러한 방법은 소규모 환경에서 매우 효율적입니다.

2단계: Kubernetes 클러스터 구성 자동화

VM이 준비되면 다음 단계는 각 VM에 Kubernetes 클러스터를 구축하는 것입니다. 이 과정 역시 DevOps 관점에서 자동화가 가능합니다.

• Ansible을 사용한 클러스터 구성: Ansible Playbook을 작성하여 VM들에 Kubernetes를 설치하고 설정합니다. 이 과정에는 마스터 노드와 워커 노드를 구성하고, 쿠버네티스 네트워크 플러그인(CNI)을 설치하며, 클러스터 토폴로지를 설정하는 작업이 포함됩니다.
• Bash 스크립트: 각 VM에 Kubernetes 구성 요소 (kubeadm, kubelet, kubectl)를 설치하는 Bash 스크립트를 작성하여, 각 노드에서 kubeadm init 또는 kubeadm join 명령을 실행해 클러스터에 참여하도록 합니다.

3단계: 클러스터 검증 및 CI/CD 파이프라인 통합

쿠버네티스 클러스터가 구축되면, DevOps 파이프라인의 마지막 단계로 클러스터가 정상적으로 작동하는지 검증하고, 클러스터를 CI/CD 파이프라인에 통합합니다.

• kubectl 명령어를 사용한 검증: 클러스터에 정상적으로 접근 가능한지, 모든 노드와 파드가 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 kubectl get nodes, kubectl get pods -A 등의 명령어를 사용합니다.
• CI/CD 파이프라인 통합: 클러스터가 정상적으로 작동하면, Jenkins와 같은 CI/CD 도구를 통해 애플리케이션을 클러스터에 배포합니다. 이 과정은 Ansible 또는 Kubernetes 배포 스크립트를 사용하여 자동으로 진행될 수 있습니다.

3. 도구 선택 및 권장 사용 사례

• 작은 규모의 자동화: 소규모 환경에서는 Bash 스크립트와 ESXi 명령어로 간단히 VM을 생성하고 Kubernetes를 설정할 수 있습니다. 복잡한 구성을 필요로 하지 않기 때문에 간단한 도구가 더 적합합니다.
• 중간 규모 환경: Vagrant와 Ansible 조합이 가장 효율적입니다. Vagrant로 일관된 VM 환경을 쉽게 만들고 Ansible로 이를 구성하여 Kubernetes 클러스터를 구축하는 것은 관리 용이성 측면에서 큰 이점을 제공합니다.
• 대규모 환경: 대규모 환경에서는 Python 스크립트와 Ansible을 결합하는 방식이 유리합니다. Python은 가상 머신 생성과 초기 프로비저닝에 사용되고, Ansible은 Kubernetes 클러스터 설정과 지속적인 구성을 관리합니다. 클라우드 인프라와 연동하는 경우에도 Python을 사용한 맞춤형 자동화가 매우 강력한 선택입니다.

결론

VM 생성 및 Kubernetes 클러스터 구축을 자동화하는 과정은 DevOps에서 매우 중요한 부분을 차지하며, 이를 통해 일관된 개발 환경과 안정적인 배포 파이프라인을 구성할 수 있습니다. Vagrant & Ansible, Python, Bash, PowerShell 등의 도구를 활용하여 환경의 규모와 목적에 맞는 솔루션을 선택하는 것이 중요합니다. 이를 통해 DevOps 파이프라인의 자동화 수준을 높이고, 개발에서 운영까지의 과정을 빠르고 안정적으로 유지할 수 있습니다.

 

앞으로 포스팅할 글들은 위의 내용을 토대로 자동화에 관련하여 포스팅을 이어가겠습니다.