Control Loop 기반의 선언적 상태 관리를 통한 분산 시스템 자동 복구 아키텍처

Context

단일 머신 중심의 Docker 환경에서 다수 노드로 확장된 Production 환경의 가용성 확보 필요성 증대. 기존의 명령형 관리 방식으로는 컨테이너의 예기치 못한 Crash나 Node 장애 발생 시 실시간 상태 유지와 복구가 불가능한 한계 노출.

Technical Solution

• Desired State와 Actual State의 차이를 지속적으로 계산하여 좁히는 Level-triggered Control Loop 구조 채택
• API Server를 유일한 허브로 둔 Decoupled Architecture 설계를 통해 컴포넌트 간 직접 통신을 배제하고 State Watch 기반의 이벤트 처리 구현
• Scheduler를 단순한 Node Binding 결정 함수로 정의하여 배정 결과만 API Server에 기록하는 무상태성(Stateless) 설계 적용
• Kubelet이 API Server의 Binding 정보를 감시하여 실제 컨테이너 런타임을 제어하는 분리된 실행 루프 구성
• Pod 내의 Pause 컨테이너를 통한 Network Namespace 유지로 개별 컨테이너 재시작 시에도 동일 IP를 보장하는 추상화 계층 구축
• Custom Resource Definition(CRD)을 활용하여 도메인 특화 로직을 Control Loop 패턴으로 확장하는 Operator 패턴 구현