[Kubernetes] Service와 Networking 구조 이해하기 (ClusterIP, NodePort, LoadBalancer)

☸️ Kubernetes Service & Networking 이해하기

Kubernetes에서 Pod는 애플리케이션을 실행하는 가장 작은 단위입니다.

하지만 Pod에는 한 가지 문제가 있습니다.

Pod는 생성되고 삭제될 때마다 IP가 변경됩니다.

즉 Pod에 직접 접근하는 방식은 안정적인 서비스 운영에 적합하지 않습니다.

이 문제를 해결하기 위해 Kubernetes에서는 Service라는 리소스를 제공합니다.

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Kubernetes Networking 기본 구조

Kubernetes 네트워크의 핵심 원칙은 다음과 같습니다.

• 모든 Pod는 고유한 IP를 가진다
• Pod 간에는 NAT 없이 통신 가능
• Node가 달라도 Pod 간 통신 가능

아키텍처 구조는 다음과 같습니다.

graph TD

A[Pod - Node1]
B[Pod - Node2]
C[Pod - Node3]

A --> B
B --> C
A --> C

즉 Kubernetes에서는 Pod 간 직접 통신이 가능하도록 네트워크가 구성됩니다.

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Service란 무엇인가

Service는 Pod 집합에 대한 안정적인 네트워크 엔드포인트를 제공합니다.

Pod는 계속 변경되지만 Service는 고정된 접근 지점 역할을 합니다.

구조를 보면 다음과 같습니다.

graph TD

A[Service]

A --> B[Pod]
A --> C[Pod]
A --> D[Pod]

Service는 내부적으로 Pod를 로드밸런싱합니다.

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Service 동작 방식

Service는 Label Selector를 이용해 Pod를 찾습니다.

예를 들어 다음과 같은 구조입니다.

labels:
  app: nginx

Service가 이 label을 기준으로 Pod를 연결합니다.

graph TD

A[Service selector: app=nginx]

A --> B[Pod1 app=nginx]
A --> C[Pod2 app=nginx]
A --> D[Pod3 app=nginx]

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Kubernetes Service 종류

Kubernetes Service는 크게 4가지 타입이 있습니다.

Type	설명
ClusterIP	클러스터 내부 접근
NodePort	Node 포트를 통해 접근
LoadBalancer	외부 LoadBalancer 사용
ExternalName	외부 DNS 연결

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ClusterIP

ClusterIP는 기본 Service 타입입니다.

클러스터 내부에서만 접근 가능합니다.

graph TD

A[Client Pod]

A --> B[ClusterIP Service]

B --> C[Pod]
B --> D[Pod]
B --> E[Pod]

특징

• 기본 Service 타입
• 내부 통신에 사용
• 외부 접근 불가

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NodePort

NodePort는 Node의 특정 포트를 통해 Service에 접근하는 방식입니다.

graph TD

A[External User]

A --> B[Node IP:Port]

B --> C[Service]

C --> D[Pod]
C --> E[Pod]

예시

http://NodeIP:30007

특징

• 외부 접근 가능
• 테스트 환경에서 자주 사용

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LoadBalancer

LoadBalancer 타입은 클라우드 환경에서 많이 사용됩니다.

클라우드 LoadBalancer가 생성되어 외부 트래픽을 처리합니다.

graph TD

A[User]

A --> B[Cloud LoadBalancer]

B --> C[Service]

C --> D[Pod]
C --> E[Pod]

대표 사용 환경

• AWS
• GCP
• Azure

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Service YAML 예시

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service

spec:
  selector:
    app: nginx

  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080

  type: ClusterIP

핵심 필드

Field	설명
selector	연결할 Pod label
port	Service 포트
targetPort	Pod 포트
type	Service 타입

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Kubernetes 트래픽 흐름

외부에서 Kubernetes 애플리케이션으로 접근하는 전체 흐름은 다음과 같습니다.

graph TD

A[User]

A --> B[LoadBalancer]

B --> C[Service]

C --> D[Pod]
C --> E[Pod]

이 구조 덕분에 Kubernetes는 자동 로드밸런싱과 확장성을 제공합니다.

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정리

Kubernetes Networking 핵심

Pod

• 고유 IP 보유
• Pod 간 직접 통신

Service

• Pod 접근용 엔드포인트
• 로드밸런싱 제공

Service 타입

• ClusterIP
• NodePort
• LoadBalancer