쿠버네티스 네트워킹 문제 디버깅: 필수 기술

Kubernetes 네트워킹 문제 디버깅: 필수 기술

강력한 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼인 Kubernetes는 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장 및 관리를 자동화합니다. Kubernetes는 애플리케이션 수명 주기 관리의 여러 측면을 단순화하지만, 특히 문제 해결 시 네트워킹은 종종 복잡한 영역이 될 수 있습니다. 포드가 클러스터 내에서 그리고 외부 서비스와 어떻게 통신하는지 이해하는 것은 애플리케이션의 상태와 성능을 유지하는 데 중요합니다. 이 글은 일반적인 Kubernetes 네트워킹 문제를 효과적으로 디버깅하기 위한 필수 기술을 제공하며, 서비스 디스커버리, 네트워크 정책 및 인그레스 컨트롤러 오구성(misconfigurations)에 중점을 둡니다.

Kubernetes에서 네트워킹 문제를 진단하려면 체계적인 접근 방식이 필요합니다. 종종 문제는 Kubernetes 네트워킹 모델에 대한 근본적인 오해나 핵심 구성 요소의 오구성에서 비롯됩니다. 포드 간 통신, 서비스 액세스 및 외부 노출과 관련된 구성 요소를 체계적으로 검토함으로써 이러한 문제를 신속하게 찾아내고 해결하여 애플리케이션이 계속 접근 가능하고 기능하도록 보장할 수 있습니다.

Kubernetes 네트워킹 기본 이해

디버깅을 시작하기 전에 Kubernetes의 핵심 네트워킹 개념을 파악하는 것이 중요합니다:

포드 네트워킹 (Pod Networking): 각 포드는 고유한 IP 주소를 갖습니다. 동일 노드 내의 포드는 직접 통신할 수 있습니다. 서로 다른 노드의 포드는 가상 네트워크(CNI 플러그인)를 통해 통신합니다.
서비스 (Services): 서비스는 포드 세트에 대해 안정적인 IP 주소와 DNS 이름을 제공합니다. 이는 추상화 계층 역할을 하여 다른 포드 또는 외부 클라이언트가 개별 포드 IP를 알 필요 없이 애플리케이션 백엔드에 액세스할 수 있도록 합니다.
DNS: Kubernetes DNS(일반적으로 CoreDNS)는 서비스 이름을 클러스터 IP로 확인하여 서비스 디스커버리를 가능하게 합니다.
네트워크 정책 (Network Policies): 이는 포드 수준에서 트래픽 흐름을 제어하는 Kubernetes 리소스로, 방화벽 역할을 합니다. 이는 어떤 포드가 다른 포드 및 외부 네트워크 엔드포인트와 통신할 수 있는지 정의합니다.
인그레스 (Ingress): 인그레스 컨트롤러는 클러스터 내 서비스에 대한 외부 액세스(일반적으로 HTTP 및 HTTPS)를 관리합니다. 라우팅, 로드 밸런싱 및 SSL 종료를 제공합니다.

일반적인 네트워킹 문제 및 디버깅 전략

1. 포드 간 통신 실패 (Pod-to-Pod Communication Failures)

포드가 동일 네임스페이스 내에서도 서로 통신할 수 없을 때, 이는 네트워킹 문제의 주요 지표입니다.

증상:

연결 시간 초과 또는 거부를 나타내는 애플리케이션 오류.
한 포드에서 다른 포드로의 curl 또는 ping 명령 실패.

디버깅 단계:

포드 IP 확인: 소스 포드와 대상 포드 모두 유효한 IP 주소를 가지고 있는지 확인합니다. kubectl exec <pod-name> -- ip addr를 사용하십시오.
네트워크 연결 확인 (포드 내부): 소스 포드에서 대상 포드의 IP 주소로 ping을 시도합니다. 이 시도가 실패하면 CNI 플러그인 또는 노드 네트워킹에 문제가 있을 수 있습니다.
bash kubectl exec <source-pod-name> -- ping <destination-pod-ip>
네트워크 정책 검사: 네트워크 정책은 흔한 원인입니다. 정책이 의도치 않게 포드 간 트래픽을 차단하고 있지 않은지 확인합니다.
bash kubectl get networkpolicies -n <namespace>
podSelector 및 ingress/egress 규칙을 검토하여 허용되거나 거부되는 트래픽을 이해합니다. ingress 규칙이 누락되면 모든 인바운드 트래픽이 차단될 수 있습니다.
CNI 플러그인 상태: Container Network Interface (CNI) 플러그인(예: Calico, Flannel, Cilium)이 모든 노드에서 올바르게 실행되고 있는지 확인합니다. CNI 데몬셋 포드의 로그를 확인합니다.
bash kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=<cni-plugin-label> kubectl logs <cni-plugin-pod-name> -n kube-system

2. 서비스 디스커버리 문제 (Service Discovery Problems)

포드가 DNS 이름이나 클러스터 IP를 통해 다른 서비스에 연결할 수 없을 때, 이는 Kubernetes DNS 또는 서비스 객체 구성에 문제가 있음을 나타냅니다.

증상:

Name or service not known과 같은 애플리케이션 오류.
포드 내에서 nslookup 또는 dig 명령이 서비스 이름을 확인할 수 없음.

디버깅 단계:

DNS 확인 테스트: 포드에서 알려진 서비스에 대한 DNS 확인을 테스트합니다.
bash kubectl exec <pod-name> -- nslookup <service-name>.<namespace>.svc.cluster.local
이것이 실패하면 CoreDNS 포드에서 오류를 확인합니다.
bash kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns kubectl logs <coredns-pod-name> -n kube-system
서비스 객체 확인: 서비스 객체가 올바르게 구성되어 있고 정상 포드를 가리키는 엔드포인트가 있는지 확인합니다.
bash kubectl get service <service-name> -n <namespace> -o yaml kubectl get endpoints <service-name> -n <namespace>
endpoints 출력은 서비스를 지원하는 포드의 IP 주소를 나열해야 합니다.
포드 준비 상태 프로브 (Pod Readiness Probes): 포드가 준비 상태 프로브(readiness probes)를 통과하지 못하면 서비스의 엔드포인트에 추가되지 않습니다. 준비 상태 프로브 구성 및 포드 로그에서 문제를 확인합니다.

3. 인그레스 컨트롤러 문제 (Ingress Controller Issues)

서비스에 대한 외부 액세스는 인그레스 리소스 및 인그레스 컨트롤러에 의해 관리됩니다. 여기서 문제가 발생하면 애플리케이션이 클러스터 외부에서 접근 불가능해질 수 있습니다.

증상:

외부 URL을 통해 애플리케이션에 액세스할 때 502 Bad Gateway, 404 Not Found, 또는 503 Service Unavailable 오류 발생.
백엔드 서비스와 관련된 오류를 보여주는 인그레스 컨트롤러 로그.

디버깅 단계:

인그레스 컨트롤러 포드 확인: 인그레스 컨트롤러 포드(예: Nginx Ingress, Traefik)가 실행 중이며 정상 상태인지 확인합니다.
bash kubectl get pods -l app.kubernetes.io/component=controller # 사용 중인 인그레스 컨트롤러에 따라 레이블 조정 kubectl logs <ingress-controller-pod-name> -n <ingress-namespace>
인그레스 리소스 확인: Ingress 리소스의 구성을 확인합니다.
bash kubectl get ingress <ingress-name> -n <namespace> -o yaml
rules 섹션이 호스트 이름과 경로를 적절한 service.name 및 service.port에 올바르게 매핑하는지 확인합니다.
서비스 및 엔드포인트 확인: 서비스 디스커버리에서와 마찬가지로, 인그레스가 가리키는 백엔드 서비스가 올바르게 구성되어 있고 정상 엔드포인트를 가지고 있는지 확인합니다.
bash kubectl get service <backend-service-name> -n <namespace> kubectl get endpoints <backend-service-name> -n <namespace>
방화벽 및 로드 밸런서: 클러스터 외부에서 액세스하는 경우, 외부 방화벽 또는 클라우드 제공업체 로드 밸런서가 인그레스 컨트롤러의 서비스(종종 LoadBalancer 유형 서비스)로 트래픽을 올바르게 전달하도록 구성되었는지 확인합니다.

4. 네트워크 정책 강제 적용 (Network Policy Enforcement)

네트워크 정책은 강력하지만, 잘못 구성되면 연결 문제의 원인이 될 수도 있습니다. 이는 최소 권한의 원칙에 따라 작동합니다. 즉, 정책이 트래픽을 명시적으로 허용하지 않으면 거부됩니다.

디버깅 단계:

적용된 정책 식별: 문제의 포드에 영향을 미치는 네트워크 정책을 확인합니다.
bash kubectl get networkpolicy -n <namespace>
정책 선택기 검사: 각 관련 네트워크 정책의 podSelector를 주의 깊게 검토합니다. 이 선택기는 정책이 적용되는 포드를 결정합니다. 포드가 어떤 podSelector와도 일치하지 않으면 해당 정책의 영향을 받지 않습니다. 포드가 여러 정책과 일치하면 가장 제한적인 조합이 적용됩니다.
인그레스/이그레스 규칙 검토: 네트워크 정책의 ingress 및 egress 섹션을 분석합니다. 포드 A에서 포드 B로 연결을 설정하려고 할 때 다음을 확인해야 합니다:
- 포드 B에 적용된 네트워크 정책이 포드 A(또는 포드 A를 포함하는 더 광범위한 레이블 선택기)로부터의 인그레스 트래픽을 허용하는지.
- 포드 A에 적용된 네트워크 정책이 포드 B(또는 포드 B를 포함하는 더 광범위한 레이블 선택기)로의 이그레스 트래픽을 허용하는지.
광범위 허용 정책으로 테스트: 임시 문제 해결 단계로, 특정 포드 또는 네임스페이스로의 모든 트래픽을 허용하는 네트워크 정책을 생성하여 연결이 복원되는지 확인할 수 있습니다. 이는 문제가 실제로 네트워크 정책에 있는지 여부를 분리하는 데 도움이 됩니다.
```yaml
# 예시: app=my-app 레이블을 가진 포드에 대한 모든 인그레스 및 이그레스 허용
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: allow-all-for-my-app
namespace: default
spec:
podSelector:
matchLabels:
app: my-app
policyTypes:
- Ingress
- Egress
  ingress: [] # 빈 목록은 모든 인그레스를 허용
  egress: [] # 빈 목록은 모든 이그레스를 허용
  `` **경고:** 이allow-all` 정책은 임시 디버깅 용도로만 사용해야 하며 프로덕션에서는 절대 사용해서는 안 됩니다.

필수 도구 및 명령

kubectl exec: 포드 내부에서 명령 실행 (예: ping, curl, nslookup).
kubectl logs: 특히 컨트롤 플레인 구성 요소 및 네트워크 플러그인에 대한 포드 로그 보기.
kubectl describe: 포드, 서비스, 인그레스 및 네트워크 정책에 대한 자세한 정보를 얻으며, 종종 상태 및 이벤트를 보여줍니다.
kubectl get: 리소스와 그 기본 상태를 나열.
tcpdump: 강력한 명령줄 패킷 분석기. 포드 내부나 노드에서 실행하여 네트워크 트래픽을 캡처할 수 있습니다.
bash # 예시: 포드 내 eth0 인터페이스에서 포트 80 트래픽 캡처 kubectl exec <pod-name> -- tcpdump -i eth0 -nn port 80

결론

Kubernetes 네트워킹 디버깅은 어려울 수 있지만, 기본 구성 요소를 이해하고 체계적인 접근 방식을 사용하면 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 포드 간 연결, DNS를 통한 서비스 디스커버리, 인그레스를 통한 외부 액세스, 그리고 네트워크 정책의 영향을 확인하는 데 집중하십시오. kubectl 명령과 tcpdump 같은 도구를 활용하는 것은 근본 원인을 파악하는 데 매우 중요합니다. 이러한 개념에 대한 지속적인 연습과 깊은 이해는 복잡한 Kubernetes 네트워크 환경을 관리하고 문제 해결하는 데 자신감을 길러줄 것입니다.