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『쿠버네티스 교과서』실습 3장 part 1
K8s
Docker
DevOps
2024.01.17.

해당 포스트는 교재 『쿠버네티스 교과서』를 활용하며,
환경은 Kubernetes v1.28. Docker Desktop으로 진행합니다.

개념 요약

파드끼리의 통신

표준 네트워크 프로토콜을 지원한다. TCP, UDP 등. 단, IP의 변화에 대응하기위해서(pod의 생애주기) 서비스의 어드레스 디스커버리를 사용한다.

k8s의 서비스

파드에서 들어오고 나오는 통신 트래픽의 라우팅을 맡는 리소스.
파드와 파드가 가진 네트워크 주소를 추상화한다.
서비스의 IP 주소로 요청을 보내면, 서비스와 연결된 파드의 실제 IP 주소로 요청을 연결해준다.

k8s의 DNS서버

서비스 이름과 IP 주소를 대응시켜준다.
서비스가 생성되면 서비스의 IP 주소가 DNS 서버에 등록된다.
해당 주소는 정적 주소로 서비스가 삭제될 때까지 변하지 않는다.

서비스 주의할 점

k8s DNS는 k8s 서비스의 IP를 알려주는데, 서비스는 TCP와 UDP만 지원한다.
예를 들어, ping의 경우 ICMP 프로토콜을 사용하여 k8s 서비스에서는 지원하지 않는다.
따라서 직접 파드의 IP를 kubectl로 찾아내서 진행해야한다!

클러스터 IP

클러스터 내부 통신을 위한 IP. 외부에서의 접근은 불가능하다.
네트워크상에 실재하지 않는 가상 IP 주소이다!

로드밸런서

클러스터 외부에서 들어오는 트래픽을 파드에 전달한다.
트래픽을 받은 노드(서버)가 아닌 다른 노드(서버)에서 실행되는 파드에도 트래픽을 전달할 수 있다.
= 로드밸런서의 커버 범위는 클러스터 전체!

주의할 점

Docker Desktop, k3s 등의 환경에서는 여러개의 로드밸런서 사용을 위해서는 이들의 포트를 다르게 설정해야한다. AKS, EKS 등의 클라우드 환경은 로드밸런서 생성시 서비스의 IP 주소자체도 달라진다.

노드포트

클러스터 외부에서 들어오는 트래픽을 파드에 전달한다. 클러스터를 구성하는 모든 노드가 노드포트에 지정된 포트를 주시하며 들어온 트래픽을 대상 파드의 대상 포트로 전달한다.

실습

주요 요점들

  • 파드의 IP 주소는 파드 재시작시 변경된다. 따라서 지속적으로 이용은 불가.
  • 서비스를 사용하면 파드의 IP가 변경되어도 레이블을 기반으로 지속적인 이용이 가능하다.
  • 서비스와 파드는 레이블 셀렉터를 통해서 느슨하게 연결된다.
  • 서비스를 사용하면 직접 IP를 적지않아도 k8s DNS 서버에 네임을 조회하여 IP 주소를 알 수 있다.
  • 외부의 트래픽을 처리하기 위해서는 로드밸런서가 필요, 포트 포워딩은 디버깅 용도로만

매니페스트 파일

sleep2-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sleep-2
spec:
  selector:
    app: sleep-2
  ports:
    - port: 80

PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 각각 하나의 파드를 실행하는 두 개의 디플로이먼트를 생성한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl apply -f sleep/sleep1.yaml -f sleep/sleep2.yaml
deployment.apps/sleep-1 unchanged
deployment.apps/sleep-2 unchanged
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 파드가 완전히 시작될 때까지 기다린다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=sleep-2
pod/sleep-2-7f69798f94-s92wc condition met
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 두 번째 파드의 IP 주소를 확인한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get pod -l app=sleep-2 --output jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
10.1.0.61
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 같은 주소를 사용해 두 번째 파드에서 첫 번째 파드로 ping을 보낸다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl exec deploy/sleep-1 -- ping -c 2 $(kubectl get pod -l app=sleep-2 --output jsonpath='{.items[0].status.podIP}')

PING 10.1.0.61 (10.1.0.61): 56 data bytes
64 bytes from 10.1.0.61: seq=0 ttl=64 time=0.066 ms
64 bytes from 10.1.0.61: seq=1 ttl=64 time=0.046 ms      

--- 10.1.0.61 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.046/0.056/0.066 ms
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 파드의 현재 IP 주소를 확인한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get pod -l app=sleep-2 --output jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
10.1.0.61
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 디플로이먼트가 새 파드를 만들도록 현재 파드를 삭제한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl delete pods -l app=sleep-2
pod "sleep-2-7f69798f94-s92wc" deleted
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 새로 대체된 파드의 IP 주소를 확인한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get pod -l app=sleep-2 --output jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
10.1.0.63
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 서비스를 배포한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl apply -f sleep/sleep2-service.yaml
service/sleep-2 created
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 서비스의 상세 정보를 출력한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get svc sleep-2
NAME      TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
sleep-2   ClusterIP   10.102.170.140   <none>        80/TCP    1s
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 파드와 통신이 잘 되는지 확인한다 -- 이 명령은 실패한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl exec deploy/sleep-1 -- ping -c 1 sleep-2
PING sleep-2 (10.102.170.140): 56 data bytes

--- sleep-2 ping statistics ---
1 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss
command terminated with exit code 1
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 사이트와 API를 담당할 두 개의 디플로이먼트를 실행한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl apply -f numbers/api.yaml -f numbers/web.yaml
deployment.apps/numbers-api created
deployment.apps/numbers-web created
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> 
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 파드의 준비가 끝날 때까지 기다린다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=numbers-web
pod/numbers-web-76447f6964-4dxm8 condition met
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 애플리케이션에 포트포워딩을 적용한다      
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 브라우저에서 http://localhost:8080에 접근해
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 화면상의 Go 버튼을 클릭하면 오류가 발생한다   

PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl apply -f numbers/api-service.yaml
service/numbers-api created
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> 
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 서비스의 상세 정보를 출력한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get svc numbers-api
NAME          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
numbers-api   ClusterIP   10.103.126.82   <none>        80/TCP    0s
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 애플리케이션에 접근할 수 있도록 포트포워딩을 적용한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 브라우저에서 http://localhost:8080에 접근해
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # Go 버튼을 클릭하면 잘 실행된다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # API 파드의 이름과 IP 주소를 확인한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get pod -l app=numbers-api -o custom-columns=NAME:metadata.name,POD_IP:status.podIP
NAME                           POD_IP
numbers-api-545b9d9ccd-bm8rs   10.1.0.70
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> 
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # API 파드를 수동으로 삭제한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl delete pod -l app=numbers-api
pod "numbers-api-545b9d9ccd-bm8rs" deleted
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 새로 생성된 대체 파드의 이름과 IP 주소를 확인한다
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl get pod -l app=numbers-api -o custom-columns=NAME:metadata.name,POD_IP:status.podIP
NAME                           POD_IP
numbers-api-545b9d9ccd-2vtfd   <none>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03>
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> # 웹 애플리케이션에 포트포워딩을 적용한다   
PS C:\Users\hdyang\Desktop\Project\k8s-practice\ch03> kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080

Source

Just an developer with drinks
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