쿠버네티스 백업 및 복구 전략

쿠버네티스는 컨테이너 오케스트레이션의 사실상 표준으로 자리 잡았지만, 강력한 기능만큼이나 운영상의 복잡성도 내포하고 있습니다.

특히 데이터의 안전을 보장하는 백업 및 복구 전략은 쿠버네티스 운영의 핵심 요소 중 하나입니다. 애플리케이션의 안정적인 운영을 위해서는 예상치 못한 장애 상황, 인프라 변경 (예: Kubernetes 버전 업그레이드), 재해 복구(DR), 또는 개발/테스트 환경 구성을 위한 클러스터 복제 등에 대비해야 합니다. 이 글에서는 다양한 쿠버네티스 백업 및 복구 솔루션과 전략을 심층적으로 살펴보고, 실제 운영 환경에서 효과적으로 활용할 수 있는 방안을 제시합니다.

백업 대상 및 고려 사항 #

쿠버네티스 백업은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

• 애플리케이션 데이터: Pod 내에서 실행되는 애플리케이션이 사용하는 데이터베이스, 파일 시스템 등의 데이터를 포함합니다.
• 클러스터 구성: 쿠버네티스 오브젝트(Deployment, Service, ConfigMap, Secret 등)의 정의를 포함합니다.

효과적인 백업 전략을 수립하기 위해서는 다음 사항들을 고려해야 합니다.

• 복구 목표 시점 (RPO, Recovery Point Objective): 데이터 손실 허용 시간. 즉, 장애 발생 시 얼마나 과거 시점까지 데이터를 복구해야 하는지를 나타냅니다.
• 복구 목표 시간 (RTO, Recovery Time Objective): 서비스 복구 목표 시간. 장애 발생 후 서비스가 정상 운영되기까지 허용되는 시간을 나타냅니다.
• 백업 빈도 및 보관 주기: 데이터 변경 빈도와 비즈니스 요구 사항을 고려하여 백업 빈도와 보관 주기를 결정해야 합니다.
• 백업 저장소: 백업 데이터를 안전하게 보관할 저장소를 선택해야 합니다 (예: 클라우드 스토리지, 오브젝트 스토리지, NFS 등).
• 보안: 백업 데이터는 중요한 정보를 포함할 수 있으므로 적절한 암호화 및 접근 제어 등의 보안 조치를 적용해야 합니다.

주요 백업 및 복구 솔루션 #

다양한 쿠버네티스 백업 및 복구 솔루션들이 존재하며, 각 솔루션은 장단점을 가지고 있습니다. 여기서는 주요 솔루션들을 소개합니다.

• Velero: CNCF (Cloud Native Computing Foundation) graduated project인 Velero는 쿠버네티스 클러스터 리소스와 영구 볼륨을 백업하고 복원하는 오픈 소스 도구입니다. 오브젝트 스토리지 (예: AWS S3, Azure Blob Storage, Google Cloud Storage) 또는 NFS와 같은 저장소를 지원하며, 클러스터 마이그레이션, 재해 복구, 그리고 클러스터 복제에 유용하게 사용됩니다.
  • 장점: 사용 편의성, 다양한 스토리지 지원, 클러스터 마이그레이션 및 복제 기능.
  • 단점: 애플리케이션 데이터 백업을 위해서는 추가적인 구성이 필요할 수 있음.
• etcd 백업: etcd는 쿠버네티스 클러스터의 모든 데이터를 저장하는 핵심 컴포넌트입니다. etcd를 정기적으로 백업하면 클러스터의 상태를 복원할 수 있습니다. 하지만 etcd 백업은 클러스터 구성을 복원하는 데 중점을 두며, 애플리케이션 데이터는 별도로 백업해야 합니다.
  • 장점: 클러스터의 완전한 상태 복원 가능.
  • 단점: 애플리케이션 데이터 백업을 위한 추가적인 절차 필요, 복구 과정이 복잡할 수 있음.
• Kube-backup: Helm 차트로 배포 가능한 오픈 소스 도구로, 쿠버네티스 리소스들을 백업하고 복원하는 기능을 제공합니다.
  • 장점: 간편한 설치 및 사용.
  • 단점: Velero에 비해 기능이 제한적일 수 있음.
• 상용 솔루션: Veeam, Commvault, Druva와 같은 벤더들은 쿠버네티스 백업 및 복구를 위한 상용 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션들은 엔터프라이즈 환경에서 필요한 고급 기능 (예: 중앙 관리, 세분화된 복구, 통합 모니터링)을 제공합니다.
  • 장점: 풍부한 기능, 엔터프라이즈급 지원.
  • 단점: 비용 발생.

백업 전략 수립 #

실제 환경에서 효과적인 쿠버네티스 백업 전략을 수립하는 것은 여러 단계를 거치는 중요한 과정입니다. 단순히 도구를 선택하는 것 이상으로, 비즈니스 요구 사항, 애플리케이션 특성, 그리고 운영 환경을 종합적으로 고려해야 합니다. 아래는 백업 전략 수립 시 고려해야 할 주요 단계와 세부 사항입니다.

1. 백업 대상 식별 및 분류:
   • 애플리케이션 데이터:
     • 데이터베이스 (예: MySQL, PostgreSQL, MongoDB, etcd): 데이터베이스 덤프, 스냅샷, 로그 백업 등 데이터베이스 특성에 맞는 백업 방법을 고려해야 합니다. 일관성을 유지하기 위해 애플리케이션 정지 (Quiescing) 메커니즘을 사용하는 것이 좋습니다.
     • 파일 시스템: 영구 볼륨(Persistent Volume)에 저장된 데이터는 Velero와 같은 도구를 사용하여 백업할 수 있습니다. 파일의 변경 빈도와 크기를 고려하여 백업 빈도를 결정해야 합니다.
     • 구성 파일 및 설정: 애플리케이션 구성 파일, 환경 변수, 설정 파일 등도 백업해야 합니다. ConfigMap과 Secret을 활용하는 경우, 이러한 쿠버네티스 오브젝트를 함께 백업하는 것이 좋습니다.
   • 클러스터 구성:
     • 쿠버네티스 오브젝트 정의 (Deployment, Service, StatefulSet, Ingress, Namespace, RBAC 등): Velero와 같은 도구를 사용하여 YAML 파일 형태로 백업할 수 있습니다.
     • etcd 데이터: etcd는 클러스터의 모든 구성 정보를 담고 있으므로, 주기적인 백업이 필수적입니다. etcd의 스냅샷 기능을 활용하거나 etcdctl 도구를 사용하여 백업할 수 있습니다. etcd 백업은 클러스터의 완전 복원에 중요하지만, 애플리케이션 데이터는 포함하지 않으므로 별도로 관리해야 합니다.
   • 메타데이터 및 레이블: 백업 대상에 적절한 레이블을 사용하여 백업 및 복원 작업을 간소화할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 애플리케이션에 속하는 모든 리소스에 동일한 레이블을 지정하여 일괄 백업 및 복원할 수 있습니다.
2. RPO (Recovery Point Objective) 및 RTO (Recovery Time Objective) 정의:
   • RPO (복구 시점 목표): 데이터 손실 허용 시간. 예를 들어, RPO가 1시간이라면, 장애 발생 시 최대 1시간 전의 데이터까지 복구할 수 있어야 합니다. RPO는 비즈니스의 연속성 요구 사항에 따라 결정됩니다. 금융 거래와 같이 데이터 손실에 매우 민감한 애플리케이션의 경우 RPO를 매우 짧게 설정해야 합니다.
   • RTO (복구 시간 목표): 서비스 복구 목표 시간. 예를 들어, RTO가 2시간이라면, 장애 발생 후 2시간 이내에 서비스를 정상 운영 상태로 복구해야 합니다. RTO는 비즈니스 영향 분석을 통해 결정되며, 서비스 중단으로 인한 손실 비용을 고려해야 합니다.
   • RPO와 RTO는 서로 연관되어 있으며, 백업 빈도와 복구 전략에 영향을 미칩니다. RPO가 짧을수록 백업 빈도를 높여야 하며, RTO가 짧을수록 빠른 복구를 위한 전략 (예: 웜 스탠바이, 핫 스탠바이)을 고려해야 합니다.
3. 백업 솔루션 선택 및 구성:
   • 오픈 소스 도구 (Velero, Kube-backup): 비용 효율적이며 커뮤니티 지원을 받을 수 있습니다. Velero는 다양한 저장소 지원, 훅 기능, 필터링 기능 등 강력한 기능을 제공합니다.
   • 상용 솔루션 (Veeam, Commvault, Portworx PX-Backup): 엔터프라이즈급 기능 (중앙 관리, 세분화된 복구, 고급 모니터링, 전문 기술 지원)을 제공하지만 비용이 발생합니다.
   • 클라우드 제공업체 솔루션 (AWS Backup for EKS, Azure Backup for AKS): 클라우드 환경에 특화된 통합된 백업 솔루션을 제공합니다.
   • 백업 솔루션을 선택할 때는 다음 요소들을 고려해야 합니다.
     • 지원하는 백업 대상 (애플리케이션 데이터, 클러스터 구성)
     • 지원하는 저장소 유형 (오브젝트 스토리지, NFS, 클라우드 스토리지)
     • 복구 기능 (전체 복구, 부분 복구, 특정 시점 복구)
     • 보안 기능 (암호화, 접근 제어)
     • 성능 및 확장성
     • 운영 및 관리 편의성
4. 백업 정책 구성 및 자동화:
   • 백업 빈도: 데이터 변경 빈도와 RPO를 고려하여 결정합니다. 중요한 데이터는 더 자주 백업해야 합니다.
   • 보관 주기: 법적 규정, 규정 준수 요구 사항, 비즈니스 요구 사항 등을 고려하여 결정합니다.
   • 백업 저장소: 백업 데이터를 안전하게 보관할 저장소를 선택해야 합니다. 저장소는 원본 데이터와 물리적으로 분리되어 있어야 하며, 적절한 보안 조치가 적용되어 있어야 합니다. 클라우드 스토리지, 오브젝트 스토리지, 테이프 백업 등 다양한 옵션을 고려할 수 있습니다. 3-2-1 백업 규칙 (3개의 백업본, 2개의 다른 미디어, 1개의 오프사이트 백업)을 준수하는 것이 좋습니다.
   • 자동화: 백업 프로세스를 자동화하여 인적 오류를 줄이고 효율성을 높여야 합니다. 스케줄링된 백업, 자동화된 복구 테스트 등을 구현할 수 있습니다.
5. 복구 테스트 및 훈련:
   • 정기적인 복구 테스트는 백업의 유효성을 검증하고 복구 절차를 숙달하는 데 필수적입니다. 실제 장애 상황에 대비하기 위해 실제와 유사한 환경에서 복구 테스트를 수행해야 합니다.
   • 복구 테스트 시에는 다양한 시나리오 (전체 클러스터 복구, 특정 네임스페이스 복구, 특정 시점 복구 등)를 고려해야 합니다.
   • 복구 테스트 결과를 문서화하고 개선점을 도출하여 백업 및 복구 전략을 지속적으로 개선해야 합니다.
   • 팀원들을 대상으로 정기적인 복구 훈련을 실시하여 장애 대응 능력을 향상시켜야 합니다.
6. 모니터링 및 알림:
   • 백업 및 복구 프로세스를 모니터링하여 백업 실패, 복구 실패 등의 상황을 즉시 감지할 수 있어야 합니다.
   • 모니터링 도구와 연동하여 알림 시스템을 구축하고, 장애 발생 시 담당자에게 즉시 알림이 전달되도록 구성해야 합니다.
   • 백업 저장소의 용량, 백업 수행 시간, 복구 시간 등을 모니터링하여 잠재적인 문제점을 사전에 파악할 수 있어야 합니다.

이러한 단계를 체계적으로 수행함으로써, 쿠버네티스 환경에서 안정적이고 효과적인 백업 및 복구 시스템을 구축할 수 있습니다. 또한, 변화하는 비즈니스 요구 사항과 기술 환경에 맞춰 백업 전략을 지속적으로 검토하고 개선하는 것이 중요합니다.

추가 고려 사항 #

• 네임스페이스 백업: 특정 네임스페이스만 백업 및 복원해야 하는 경우 Velero와 같은 도구의 필터링 기능을 활용할 수 있습니다.
• 훅 (Hooks): 백업 전 또는 후에 특정 작업을 수행해야 하는 경우 Velero의 훅 기능을 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 데이터베이스 백업 전에 데이터베이스를 잠그고 백업 후에 다시 해제하는 작업을 자동화할 수 있습니다.
• 재해 복구 (DR): 재해 복구를 위한 백업 전략을 수립할 때는 지리적으로 분리된 여러 저장소를 활용하는 것을 고려해야 합니다.

결론 #

쿠버네티스 환경에서 데이터의 안전을 보장하는 것은 매우 중요합니다. 이 글에서 소개된 다양한 백업 및 복구 솔루션과 전략을 활용하여 운영 환경에 적합한 백업 시스템을 구축하고, 정기적인 테스트를 통해 안정성을 확보해야 합니다. 이를 통해 예상치 못한 장애 상황에서도 비즈니스 연속성을 유지할 수 있을 것입니다. 백업 및 복구 전략은 지속적으로 개선해야 하는 부분이며, 변화하는 요구 사항에 맞춰 유연하게 대응해야 합니다.