Operator Pattern & CRD

운영자의 지식을 코드로 — K8s API를 확장하여 복잡한 앱을 자동 관리

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1. CRD (Custom Resource Definition)

1.1 K8s API 확장

K8s의 기본 리소스(Pod, Service)만으로 부족할 때, 나만의 리소스를 정의할 수 있음.

# CRD 정의 — "PostgresCluster"라는 새로운 리소스 타입
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: postgresclusters.db.example.com
spec:
  group: db.example.com
  names:
    kind: PostgresCluster
    plural: postgresclusters
    shortNames: ["pgc"]
  scope: Namespaced
  versions:
  - name: v1
    served: true
    storage: true
    schema:
      openAPIV3Schema:
        type: object
        properties:
          spec:
            type: object
            properties:
              replicas:
                type: integer
              version:
                type: string

# Custom Resource 생성 — kubectl로 관리 가능
apiVersion: db.example.com/v1
kind: PostgresCluster
metadata:
  name: my-db
spec:
  replicas: 3
  version: "16"

kubectl get postgresclusters    # 또는 kubectl get pgc
kubectl describe pgc my-db

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2. Operator 패턴

2.1 CRD + Custom Controller = Operator

flowchart LR
    CR["Custom Resource<br/>(원하는 상태)"]
    Controller["Custom Controller<br/>(Reconciliation Loop)"]
    K8sAPI["K8s API<br/>(Pod, Service, PVC)"]

    CR -->|"Watch"| Controller
    Controller -->|"생성/수정/삭제"| K8sAPI
    K8sAPI -->|"현재 상태"| Controller

Reconciliation Loop:

1. Custom Resource 변경 감지
2. 현재 상태와 원하는 상태 비교
3. 차이가 있으면 K8s 리소스를 조정 (Pod 추가, Service 업데이트 등)
4. 반복

2.2 왜 Operator인가

DB 클러스터를 K8s에서 운영한다면:

• 초기 배포: Primary + Replica 구성
• 장애 복구: Primary 다운 → Replica 승격 → 새 Replica 추가
• 백업: 주기적 백업 실행
• 업그레이드: 롤링 업그레이드 (순서 중요)

이 운영 지식을 코드로 만든 것이 Operator.

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3. 대표 Operator

Operator	관리 대상	역할
Prometheus Operator	Prometheus, Alertmanager	모니터링 스택 자동 설정
Cert-Manager	TLS 인증서	Let's Encrypt 인증서 자동 발급/갱신
PostgreSQL Operator (Zalando/Crunchy)	PostgreSQL	클러스터 배포, 복제, 백업, 페일오버
Rook-Ceph	Ceph 스토리지	Ceph를 K8s 네이티브로 관리
Strimzi	Apache Kafka	Kafka 클러스터 관리
MySQL Operator (Oracle)	MySQL	InnoDB Cluster 관리

# Operator Hub에서 검색
# https://operatorhub.io/

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4. Operator 개발

도구	방식	언어
Operator SDK	Go, Ansible, Helm 기반	Go (권장), Ansible, Helm
Kubebuilder	Go 기반 프레임워크	Go
KOPF	Python Kubernetes Operator Framework	Python
Metacontroller	선언적 컨트롤러	Webhook (언어 무관)

Operator 성숙도 모델

Level	이름	능력
1	Basic Install	Helm/Kustomize로 배포
2	Seamless Upgrades	롤링 업그레이드 자동화
3	Full Lifecycle	백업/복원, 장애 복구 자동화
4	Deep Insights	메트릭, 알림, 분석
5	Auto Pilot	자동 스케일링, 자동 튜닝, 이상 탐지

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