Operator 패턴

Kubernetes 리소스를 자동화하여 관리하는 고급 패턴

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Kubernetes 리소스를 자동화하여 관리하는 고급 패턴

목표: 복잡한 애플리케이션을 자동화하여 운영할 수 있는 수준

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🎯 Operator 개념

정의

애플리케이션의 도메인 지식을 코드로 구현한 Kubernetes 컨트롤러.

graph TB
    subgraph "Operator 패턴"
        CR["📋 Custom Resource"] -->|"정의"| CTRL["🎮 Controller"]
        CTRL -->|"관리"| APP["🗄️ Application"]
        
        CR -->|"원하는 상태"| CTRL
        CTRL -->|"현재 상태 확인"| APP
    end

핵심 원리:

• Custom Resource로 선언적 API 제공
• Controller로 상태 조정
• 도메인 지식 자동화

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📋 Custom Resource Definition (CRD)

CRD 생성

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: databases.myapp.example.com
spec:
  group: myapp.example.com
  versions:
  - name: v1
    served: true
    storage: true
    schema:
      openAPIV3Schema:
        type: object
        properties:
          spec:
            type: object
            properties:
              engine:
                type: string
                enum: ["mysql", "postgres"]
              version:
                type: string
              storage:
                type: string
              replicas:
                type: integer
                minimum: 1
                maximum: 5
  scope: Namespaced
  names:
    plural: databases
    singular: database
    kind: Database
    shortNames:
    - db

Custom Resource 사용

apiVersion: myapp.example.com/v1
kind: Database
metadata:
  name: production-db
spec:
  engine: mysql
  version: "8.0"
  storage: 10Gi
  replicas: 3

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🎮 Controller 구현

Controller 루프

graph LR
    WATCH["Watch"] -->|"이벤트"| RECONCILE["Reconcile"]
    RECONCILE -->|"비교"| COMPARE["Desired vs Current"]
    COMPARE -->|"조정"| ACTION["Action"]
    ACTION --> WATCH

Go로 Controller 작성 (간단 예시)

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    
    metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
    "k8s.io/client-go/kubernetes"
    "k8s.io/client-go/rest"
)

func main() {
    config, _ := rest.InClusterConfig()
    clientset, _ := kubernetes.NewForConfig(config)
    
    // Database CRD Watch
    watch, _ := clientset.RESTClient().
        Get().
        AbsPath("apis/myapp.example.com/v1/databases").
        Watch(context.TODO())
    
    for event := range watch.ResultChan() {
        db := event.Object.(*Database)
        
        switch event.Type {
        case "ADDED", "MODIFIED":
            reconcile(db)
        case "DELETED":
            cleanup(db)
        }
    }
}

func reconcile(db *Database) {
    // 1. 현재 상태 확인
    // 2. 원하는 상태와 비교
    // 3. 차이 해소
    fmt.Printf("Reconciling database: %s\n", db.Name)
}

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🛠️ Operator SDK

설치

# Operator SDK 설치
curl -LO https://github.com/operator-framework/operator-sdk/releases/latest/download/operator-sdk_linux_amd64
chmod +x operator-sdk_linux_amd64
sudo mv operator-sdk_linux_amd64 /usr/local/bin/operator-sdk

# 프로젝트 생성
operator-sdk init --domain=myapp.example.com --repo=github.com/myapp/database-operator

API 생성

# CRD 생성
operator-sdk create api --group=myapp --version=v1 --kind=Database --resource --controller

Controller 구현

// controllers/database_controller.go
func (r *DatabaseReconciler) Reconcile(ctx context.Context, req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) {
    // Database CRD 가져오기
    db := &myappv1.Database{}
    if err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, db); err != nil {
        return ctrl.Result{}, client.IgnoreNotFound(err)
    }
    
    // 1. StatefulSet 생성/업데이트
    sts := r.desiredStatefulSet(db)
    if err := r.Create(ctx, sts); err != nil {
        if errors.IsAlreadyExists(err) {
            // 업데이트
            existing := &appsv1.StatefulSet{}
            r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: sts.Name, Namespace: sts.Namespace}, existing)
            existing.Spec = sts.Spec
            r.Update(ctx, existing)
        }
    }
    
    // 2. Service 생성
    svc := r.desiredService(db)
    r.Create(ctx, svc)
    
    // 3. Secret 생성
    secret := r.desiredSecret(db)
    r.Create(ctx, secret)
    
    // 상태 업데이트
    db.Status.Phase = "Running"
    db.Status.ReadyReplicas = 3
    r.Status().Update(ctx, db)
    
    return ctrl.Result{}, nil
}

빌드 및 배포

# 이미지 빌드
make docker-build IMG=myregistry/database-operator:v1.0.0

# 배포
make deploy IMG=myregistry/database-operator:v1.0.0

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📋 주요 Operator 예시

Operator	기능	사용처
Prometheus Operator	모니터링 스택 관리	메트릭 수집
etcd Operator	etcd 클러스터 관리	분산 저장소
PostgreSQL Operator	PostgreSQL HA 관리	데이터베이스
Kafka Operator	Kafka 클러스터 관리	메시지큐
** cert-manager**	TLS 인증서 자동화	보안

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🔗 관련 노트

• 03-01-쿠버네티스-내부동작 — 컨트롤러 메커니즘
• 03-03-Helm-패키지-관리 — 패키지 관리
• 03-09-GitOps-ArgoCD — GitOps

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마지막 업데이트: 2026-06-01