대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계 가이드
문제 정의 — 멀티클러스터 환경에서 네트워크 정책이 복잡한 이유
멀티클러스터 환경은 단일 클러스터에서 중앙화되던 네트워크 경계를 여러 독립 도메인으로 나눈다. 각 클러스터는 서로 다른 CNI, 네임스페이스 모델, 서비스 디스커버리 및 라우팅 토폴로지를 가지며, 정책 표현식과 적용 방식이 제각각이라 설계와 운영이 복잡해진다. 규모가 커질수록 정책 수는 기하급수적으로 늘고 규칙 간 중복·충돌·드리프트가 발생해 성능 저하와 관리 비용이 커진다. 특히 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계에서는 이런 문제들이 더 눈에 띈다.
- 정책 배포·동기화: 중앙에서 내린 정책이 전파 지연을 겪거나 일부 클러스터에 적용되지 않을 위험
- 경계·토폴로지 다양성: 터널·VPN·외부 로드밸런서 등과 클러스터 내부 네트워크 차이로 접근 경로가 복잡해짐
- 세분화된 권한·테넌시: 네임스페이스나 팀 경계별로 세밀한 정책을 설계하고 유지하기 어려움
- 보안·연속성 리스크: 규칙 누락으로 권한이 과도하게 확대되거나 정책 충돌로 서비스가 중단돼 장애가 확산될 수 있음
- 관측·컴플라이언스 어려움: 트래픽 가시성과 감사 로그가 분산되어 일관된 모니터링·감사가 어렵다 — 체크리스트 예: 중앙 로그 집약, 정책 버전 관리 및 자동 검증 도입
핵심 요구사항 — 보안·가용성·성능·운영성 관점
대규모 멀티클러스터 네트워크 정책은 제로 트러스트 원칙과 SLA, 레이턴시 목표, 멀티테넌시 분리, 감사 지원을 명확히 규정해야 한다. 특히 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계에서는 정책 범위와 변경 영향, 운영 자동화에 대한 사전 합의가 필수적이다. 다음 항목을 핵심 요구사항으로 정리한다. 실무 체크리스트: 정책 범위 정의, 롤백·복구 절차 준비, 모니터링 임계치 설정, 권한 분리 여부를 우선 점검한다.
- 보안: 서비스 간 mTLS 적용과 인증·인가 체계, 최소 권한 원칙을 준수한다. 네임스페이스·테넌트 수준의 분리와 정책 범위(클러스터/네임스페이스/워크로드)를 명확히 하고, 정책 변경 시 자동 영향 분석과 취약점 리포트를 제공한다.
- 가용성: 정책 전파와 충돌 해결의 우선순위를 정의한다. 롤링 업데이트와 카나리 배포를 적용하며, 리전·존 등 장애 도메인에 따른 예외 처리와 복구 절차를 마련한다. SLA 측정 지표(패킷 손실, 연결성 비율)를 명확히 설정한다.
- 성능: 레이턴시와 처리량 목표(호스트당/플로우당)를 설정하고, QoS·트래픽 셰이핑·레이트 리밋을 도입한다. 정책 적용에 따른 비용(데이터플레인 오버헤드)을 측정하고 자동 튜닝을 고려한다.
- 운영성: 정책-as-code로 관리하고 버전 관리 및 검토 프로세스를 마련한다. 통합 로그·감사(불변 로그, 보존 기간) 체계와 실시간 모니터링·알림 임계치를 설정하며, 권한 분리와 승인 워크플로우, 자동화된 정책 테스트·시뮬레이션을 도입한다.
아키텍처 옵션 비교 — CNI, 오버레이·언더레이, 서비스 메쉬 및 멀티클러스터 솔루션
- CNI (Calico / Cilium) — Calico는 정책 중심(BGP 또는 VXLAN)으로 안정적이고 직관적인 라우팅을 제공한다. Cilium은 eBPF 기반으로 고성능이며 L3/L7 수준에서 세밀한 정책을 구현할 수 있다. 단점으로는 BGP나 캡슐화 설정의 복잡성과 MTU 및 라우팅 관련 주의사항이 있다.
- 오버레이 vs 언더레이 — 오버레이(VXLAN, GRE)는 네트워크 추상화와 멀티테넌시를 손쉽게 제공하지만 패킷 오버헤드가 발생한다. 언더레이(BGP/라우터)는 성능과 관측성에서 이점을 주나 운영 복잡도가 올라간다.
- Submariner — 클러스터 간 L3 연결을 제공해 pod-to-pod 라우팅을 단순화한다. 다만 크로스클러스터 라우팅과 보안, 대역폭 제약을 신중히 설계해야 하며 L7 기능은 제공하지 않는다.
- Istio 멀티클러스터 — Istio 멀티클러스터는 mTLS와 세밀한 라우팅 같은 L7 수준의 보안·트래픽 제어에 강하다. 클러스터 간 서비스 연합을 쉽게 구성할 수 있지만 사이드카 오버헤드와 설정 복잡성, 네트워크 레이어와의 충돌 가능성에 유의해야 한다.
- 상호작용 팁 — 실무에서는 CNI를 기본 Pod 네트워킹·정책에 사용하고 Submariner로 L3 연결을 연결한 뒤 Istio로 L7 제어를 추가하는 조합이 흔하다. 테스트는 필수다. 구성 시 SNAT/MTU, 라우팅 우선순위, 그리고 네트워크 정책과 메쉬 정책의 중복 여부를 반드시 점검하라. 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계 시 권장하는 간단한 체크리스트: (1) SNAT/역SNAT 경로 검증, (2) MTU·패킷 분할 테스트, (3) 정책 충돌 시나리오 확인.
정책 모델 설계 — 글로벌 정책과 로컬 정책의 경계 및 테넌시 분리
대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계를 염두에 두고, 클러스터 운영 책임을 명확히 하기 위해 정책 권한을 세 단계로 구분한다: 글로벌(조직 범위 — 보안·컴플라이언스), 클러스터(인프라·네트워크 설정), 네임스페이스(애플리케이션 테넌시). 각 레벨은 역할과 수정 권한을 분리하고 RBAC로 강제해야 한다.
- 라벨·네이밍 규칙: 접두사로 구분(gbl-, cls-, ns-). 모든 정책에 policy.k8s.io/tenant=<tenant-id>와 policy.k8s.io/owner=<team> 라벨을 필수로 붙인다.
- 상속·우선순위: 기본 우선순위는 글로벌 > 클러스터 > 네임스페이스다. 충돌이 발생하면 annotation policy.k8s.io/priority(정수, 값이 클수록 우선)를 통해 예외를 처리한다.
- 테넌시 분리: 네임스페이스 격리를 기본으로 하고, 네임스페이스 정책에는 반드시 tenant 라벨을 추가한다. 클러스터 및 글로벌 정책은 tenant 라벨의 포함 여부로 적용 범위를 제한한다.
모니터링·감사용 label/audit 태그를 모든 정책에 포함시켜 변경 추적과 충돌 진단을 쉽게 한다. 실무 체크리스트 예: 배포 전 정책에 tenant·owner 라벨이 모두 있는지, policy.k8s.io/priority가 명시되어 있는지, 그리고 해당 리소스의 RBAC 소유자가 지정되어 있는지 확인하라.
정책 배포와 검증 파이프라인 — 정책의 코드화와 안전한 배포
정책을 코드로 관리하면 변경 이력 관리, 리뷰, 자동화가 훨씬 수월해진다. Git을 단일 진실 원천(source of truth)으로 삼고 OPA/Gatekeeper 규칙은 Rego로 작성해 정책 번들(policy bundle)로 패키지화하라. CI 파이프라인에서 다음과 같은 검증 단계를 권장한다.
- 정적검사: Rego lint, 스키마 검증, 중복 및 충돌 탐지
- 단위·정책 테스트: conftest 또는 opa test로 정책 동작을 검증
- CI 예행: admission 객체를 이용한 dry‑run(감사 모드) 테스트로 적용 전 동작 확인 — 예: 네임스페이스별 dry‑run으로 예상 거부율을 측정해 위험을 평가
배포 전략은 단계적으로 강제 적용해 안전성을 확보한다.
- 네임스페이스 단위 카나리: 일부 네임스페이스를 먼저 enforce로 전환
- 모니터링·메트릭: 거부율과 오류를 수집해 이상 징후 발견 시 자동 롤백
- 멀티클러스터 고려: 각 클러스터별 시뮬레이션과 e2e 테스트를 CI 파이프라인에 포함
OPA/Gatekeeper 외에 Kyverno 같은 정책 엔진을 병행 도입하면 변환이나 암호화 같은 추가 시나리오를 보완할 수 있다. 특히 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계처럼 복잡한 환경에서는 변경을 작은 단위로 나누고, 자동화된 검증과 관찰을 통해 점진적으로 적용하라.
운영·관찰성·롤아웃 전략 — 성능 모니터링과 단계적 마이그레이션
모니터링은 지표·로그·트레이싱의 삼각구조로 설계해야 한다. 핵심 지표로는 네트워크 지연(요청별 RTT), 패킷 손실률, 인바운드·아웃바운드 처리량, 정책 매칭·거부 비율, conntrack 사용량과 재전송 카운터가 있다. 로그는 CNI 플러그인, 네트워크 프록시, 정책 엔진의 이벤트를 수집해 정책 충돌이나 드롭 원인을 추적한다. 분산 트레이싱은 네트워크 홉별 스팬을 캡처해 성능 병목을 시각화하는 데 유용하다. 특히 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계에서는 이런 관찰성이 운영 안정성의 핵심이다.
- 알림·대시보드: SLO 기반 경보(지연·손실 임계치)와 정책 이상 탐지로 운영 가시성 확보 — 체크리스트: 임계치 정의, 알림 수신자 검증, 재현 테스트 플랜
- 장애 대응·튜닝: 우선순위 결정 → 격리 테스트 수행 → conntrack·MTU·큐 깊이와 BPF 필터 튜닝
- 점진적 전환: 섀도우(비파괴) 모드로 관찰 → 네임스페이스·레이블 단위 카나리 → 전체 적용
- 롤백 절차: 정책 버전 관리, 자동화된 재배포 스크립트, 트래픽 분산을 통해 즉시 되돌리고 사후 분석 수행
경험에서 배운 점
실무에서 가장 흔한 실수는 '먼저 허용' 방식으로 시작해 정책이 점점 복잡해지고 추적이 불가능해지는 것입니다. 특히 대규모 쿠버네티스 멀티클러스터 네트워크 정책 설계에서는 네임스페이스·라벨 설계 부실, 클러스터별 CNI·서비스 IP·CIDR 차이 무시, 그리고 egress 제어 미검증으로 예기치 않은 외부 접근이 반복적으로 발생합니다. 설계 초기부터 최소 권한 원칙을 적용하고 클러스터 내부·클러스터 간·인터넷 같은 경계를 명확히 정의하면 이후 정책 수렴과 운영이 훨씬 수월해집니다.
재발을 막으려면 정책의 라이프사이클을 명확히 정하고 자동화된 검증을 도입해야 합니다. 정책은 코드로 관리하고(버전관리·PR·CI), 단계적 롤아웃(예: 카나리)과 허용·거부 시험을 병행하며, 허용/거부 트래픽 계수와 로그 보존 같은 모니터링과 알림을 설정해야 합니다. 또한 CNI별 동작 차이와 네트워크 플러그인의 정책 적용 범위(네임스페이스 단위 vs 노드 단위 등)를 문서화하고, 운영권한(RBAC)과 정책 수정 권한을 분리해 실수로 인한 광범위한 변경을 방지하세요.
실무 체크리스트(간단·우선순위)
- 기본거부(default deny)부터 적용하고, 필요한 트래픽만 점진적으로 허용
- 클러스터별 CIDR/서비스 IP 표준화 또는 충돌 회피 전략 수립
- 라벨·네임스페이스 네이밍 규칙을 정의해 정책 대상 선택자 일관성 유지
- 네트워크 정책을 코드화(리포지토리·PR·CI 검증)하고 변경 이력 보관
- 단계적 롤아웃(스테이징→카나리→프로덕션)과 회귀 테스트 절차 마련
- 실무 예: 핵심 서비스별로 허용 트래픽 표를 만들어 시뮬레이션하고 영향 범위를 사전 판단
- egress 제어 및 외부 서비스 접근을 실제로 테스트(예: DNS, NTP, 외부 API)
- CNI별 제한사항 문서화 및 정책 동작 차이 확인(예: Calico, Cilium, Weave)
- 정책 위반·거부 로그 수집, 메트릭화, 주기적 리뷰 프로세스 운영
- 긴급 롤백·안전모드 절차와 정책 템플릿(공통·서비스별)을 준비
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