Kubernetes
3 Sep 2021

kubernetes 개념정리

Kubernetes Object

  • Kubernetes Object란 쿠버네티스 시스템에서 영속성을 가지는 오브젝트이다
    • 어떤 컨테이너화된 Application이 동작중인지
    • Application션이 사용할 수 있는 리소스 정의
    • Application의 재구동,업그레이드,에러발생시 어떻게 동작해야 하는지에 대한 명세
  • 오브젝트 구성을 위한 필드
    • apiVersion: 해당 오브젝트를 생성하기 위해 사용하는 쿠버네티스 API 버전이 무엇인지
    • kind: 어떤 종류의 오브젝트를 생성하고자 하는지
    • metadata: 오브젝트의 이름,UID,namespace등 오브젝트를 유일하게 구분지어줄 데이터
    • spec: 오브젝트에 대해 어떤 의도하는 상태


kubernetes 아키텍처

아키텍처

Pod

  • 정의
    • 쿠버네티스에서 사용되는 컨테이너의 관리 단위로 생성/관리/배포 가능한 가장 작은 단위이며 클러스터내에서 실제 어플리케이션으로 구동되는 Object이다.
  • 특징
    • Pod 1개에 여러개의 컨테이너를 담을 수 있으며 storage,network를 내부 컨테이너와 공유할 수 있다.
    • Pod는 개별IP를 가지며 Pod내의 컨테이너는 동일한 IP를 갖는다.
    • Pod는 언제든지 Scale Out/in, 삭제,복제가 가능하기 때문에 다른 자체 IP를 갖고 있음에도 불구하고 다른 Pod들과의 통신을 위해 Service Object를 이용해야 한다.


Pod template

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    run: my-nginx
  name: my-nginx
  namespace: default        
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.14.1
    imagePullPolicy: Always
    name: my-nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      protocol: TCP


  • 각 명칭에 대한 설명
    • apiVersion
      • v1: 쿠버네티스에서 발행한 첫 release API
      • apps/v1: Deployment, RollingUpdate, ReplicaSet 기능 추가
      • extensions/v1beta: Deployments, DaemonSets, ReplicatSets, Ingress 기능 추가
    • kind
      • Object의 종류
        • pod,deployment,service,daemonset,configMap등
    • metadata
      • name: 해당 오브젝트의 이름
      • labels: 오브젝트의 특성을 식별하는데 사용하지만 코어 시스템에 직접적인 의미는 없음 즉 레이블로 오브젝트의 하위 집합을 선택,구성하는데 사용할 수 있다.
    • namespace: 물리 클러스터를 논리적인 가상클러스터로 분리할 수 있는데 이를 네임스페이스라고 한다.
      • plus) service를 생성하면 DNS엔트리가 생성되는데 {service name}.{namespace name}.svc.cluster.local 이를 통해 IP대신 위와 같은 형식으로 서비스에 접근할 수 있다.
    • spec
      • containers: pod에는 컨테이너가 다수들어갈 수 있음
        • image: pod를 구성하는 이미지의 registry주소 작성
        • imagePullPolicy: image 배포시 기본설정 값으로 배포하려는 이미지가 Node에 존재할 경우 이미지 다운로드를 skip한다
          • Always: 배포시마다 registry에서 이미지를 다운
          • IfNotPresent: Default설정 값으로 노드에 이미지가 존재할경우 이미지 다운로드 skip
          • Never: 배포시 레지스트리에서 이미지를 다운받지 않고 Node에 존재하는 이미지를 사용한다, 단 Node에 해당 이미지가 존재하지 않을 경우 에러 발생
        • ImagePullSecrets: harbor같은 private Registry를 이용하기 위해 다운로드 권한이 저장된 Secret를 생성하여 해당 키를 설정해줘야 한다.
        • ports: 포트 여러개 가능
          • containerPort: 해당 컨테이너의 포트
          • protocol: TCP,UDP등 프로토콜 선택
        • name: 컨테이너의 이름



Service

  • 사용이유
    • Pod의 경우 생성될 때 마다 IP가 새로 지정되어 restart때마다 변하기 때문에 고정된 엔드포인트로 호출이 어렵다.
    • 여러 Pod에 같은 어플리케이션을 운용할 경우 이 Pod들 간의 로드벨런싱을 지원해야 하는데 서비스가 이러한 역할을 한다.
    • 지정된 IP로 생성가능,로드벨런싱기능,고유한 DNS이름 소유 가능


Service Template

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: http
    port: 8080
    targetPort: 80
    protocol: TCP
  - name: https
    port: 443
    targetPort: 80
    protocol: TCP
  selector:
    run: my-nginx


K8S_Service_architecture


spec:
  type: NodePort
  • service의 유형
    • ClusterIP: 디폴트 설정으로 서비스에 클러스터IP(내부IP)를 할당하기때문에 클러스터 내에서는 이 서비스에 접근 가능하지만 외부에서는 접근 불가

    • NodePort: 모든 노드의 IP와 포트를 통해 접근이 가능해지고 포트는 30000번대를 할당받는다. 99ACBB4F5B288E161A

    • LoadBalancer: 외부IP를 가지고 있는 로드벨런서 할당, 클러스터 외부에서 접근 가능


  ports:
  - name: http
    port: 8080
    targetPort: 80
    protocol: TCP
  - name: https
    port: 443
    targetPort: 80
    protocol: TCP
  • port: 서비스가 외부에 공개하는 포트
  • targetPort: 실제 Pod가 서비스되는 포트
  • 멀티 포트 기능 지원


selector:
    run: my-nginx
  • Pod중에서 labels값이 run: my-nginx인 Pod쪽으로 서비스 한다.


Ingress

  • Ingress: HTTP(s)기반의 L7 로드벨런싱 기능 제공 컴포넌트
  • 사용이유
    • 쿠버네티스에서 서비스는 L4레이어로 TCP단에서 Pod들을 벨런싱하지만 URL path에 따른 서비스 라우팅이 불가능
    • MSA의 경우 쿠버네티스 서비스 하나가 MSA의 서비스로 표현되는 경우가 많으며 하나의 URL로 나타내지는 경우가 많음
    • API 게이트웨이 라는게 있지만 API게이트웨이라는 관리할 항목이 늘어나기 때문에 L7레이어단에서 로드벨런싱을 제공하는 Ingress를 사용


ingress


ex)

  • reservation service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: reservation-svc
spec:
  selector:
    app: reservation
  type: NodePort
  ports:
    - name: http
      port: 80
      protocol: TCP
      targetPort: 8080
  • vehicle service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: vehicle-svc
spec:
  selector:
    app: vehicle
  type: NodePort
  ports:
    - name: http
      port: 80
      protocol: TCP
      targetPort: 8080
  • ingress
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: car-sharing-ingress
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /reservation/*
        backend:
          service:
            name: reservation-svc
            port:
              number: 80
      - path: /vehicle/*
        backend:
          service:
            name: vehicle-svc
            port:
              number: 80


Deployment

  • 정의: k8s에서 어플리케이션의 단위를 관리하는 컨트롤러이며 k8s의 최소 유닛인 Pod에 대한 기준 스펙을 정의한 Object

  • k8s에서 Pod들을 각각 독립적으로 배포하기보다 Deployment를 통해 생성하는 것을 권장

  • Pod의 생성,복제,삭제등의 라이프사이클 관리


kubernetes-deployment-static



  • Replica의 숫자만큼 Pod수 생성/유지


deployment-diagram-kubernetes


  • Label Selecotr를 통한 Pod 타겟팅
  • Pod를 따로 삭제해도 다시 생성되므로 지울려면 Deployment를 삭제해야 ReplicaSet,Pod가 삭제된다.

Deployment template

k8S_Deployment_main

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