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Microservice

Part3. Orchestrating with Kubernetes

문타리 2018. 10. 29.

마이크로 서비스 실습을 위해 시리즈로 Posting할 예정입니다.

freeCodeCamp의 Learn Kubernetes in Under 3 Hours: A Detailed Guide to Orchestrating Containers 블로그 글을 토대로 작성하였습니다.

제 코드는 여기서 확인하실 수 있습니다.

Kubernetes란?

1. 개념

container orchestration tool

kubernetes가 하는 일

  • 여러 host (= node in k8s) 를 묶어 클러스터를 구성
  • container를 적절한 위치에 배포 (auto-placement)
  • container 가 죽으면 자동으로 복구 (auto-restart)
  • 필요에 따라 container 를 매끄럽게 추가(scaling), 복제(replication), 업데이트(rolling update), 롤백(rollback)

구성요소

  • cluster
    • 하나의 클러스터 안에 Master와 여러개의 Node로 구성
  • master
    • 노드를 관리하는 주체
  • node
    • VM 또는 실제 머신을 의미
  • pod
    • Containerize app이 배포되는 컴포넌트 (가장 작은 단위)
    • Pod는 동일한 실행 환경을 공유하고 하나 이상의 컨테이너로 구성 될 수 있음
  • deployment
    • 애플리케이션의 배포/삭제, Scale out의 역할
  • service
    • Pod의 논리적 집합과 액세스 정책을 정의하는 추상화 개념

🙉 Kubernetes 관련 자세한 내용은 따로 찾아보시는게 좋을 것 같습니다 ^^

2. Minikube 로 Kubernetes 실습 환경 구축하기

Minikube

👉 Minikube를 설치하면 Virtual Box에 가상머신이 하나 생기고 작은 Kubernetes 클러스터가 설정됨(Kubernetes를 Local PC환경에서 사용해 볼 수 있음)

  • Virtual Machine 설치 (이미 설치가 되어 있다면 Pass)

    $ brew cask install virtualbox

  • Minikube 설치

    $ curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/v0.30.0/minikube-darwin-amd64 && chmod +x minikube && sudo cp minikube /usr/local/bin/ && rm minikube

# brew 명령어를 통해서도 설치 가능
$ brew cask install minikube

  • Minikube 시작

    minikube start
minikube status

kubectl

👉 Kubernetes 클러스터에 연결하는 데 사용하는 클라이언트 Command Line

  • kubectl 설치
    curl -Lo kubectl http://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.11.4/bin/darwin/amd64/kubectl && chmod +x kubectl && sudo mv kubectl /usr/local/bin/

# brew 명령어를 통해서도 설치 가능
brew install kubernetes-cli
  • kubectl 확인
    kubectl status

😎 Docker for Mac edge 버전에서 Kubernetes를 지원하기 때문에 아래 글을 참고해서 환경을 구축하는 것도 가능할 것으로 보입니다.
Docker for Mac으로 Kubernetes 로컬에서 사용하기

Kubernetes를 활용하여 Application 배포하기

kubernetes 관련 폴더 및 파일 만들기

# 프로젝트 구조
kuber-sample-apps
└─── django_app
└─── kubernetes_deploy
    └─── celery
    └─── django
    └─── react
    └─── redis
    └─── spring_boot
└─── react_app
└─── springboot_app

😎 kubernetes_deploy 폴더 안에 들어갈 deployment.yaml과 service.yaml 파일들은 GitHub를 참고하시기 바랍니다.

Kubernetes Cluster 리소스 정의

Kubernetes Cluster 리소스는 크게 4가지로 구성되어 있음

  • apiVersion : 사용하는 스키마 버전
  • kind : 만들려는 리소스의 타입 정의
  • metadata : 리소스 이름 부여
  • spec : 생성하려는 리소스의 종류나 타입에 따라 다양함

Deployment.yaml 정의

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment                                # 1
metadata:
  name: react-app
spec:
  replicas: 2                                   # 2
  minReadySeconds: 15
  strategy:
    type: RollingUpdate                         # 3
    rollingUpdate: 
      maxUnavailable: 1                         # 4
      maxSurge: 1                               # 5
  template:                                     # 6
    metadata:
      labels:
        app: react-app                          # 7
    spec:
      containers:
        - image: wooyoung85/react_app
          imagePullPolicy: Always               # 8
          name: react-app
          ports:
            - containerPort: 80
  1. kind : Deplyment를 정의하는 파일이니까 Deployment
  2. spec.replicas : 배포 시 얼마나 많은 Pod를 실행할 것인지 정의
  3. spec.strategy.type : 현재 버전에서 다음 버전으로 업데이트 할 때 사용되는 전략을 지정하고, RollingUpdate 는 가동 중단 시간 제로를 보장함
  4. spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable : 롤링 업데이트를 수행 할 때 허용되는 최대 사용불가 Pod를 지정.
    ex) 1로 지정할 경우 하나씩 Pod를 종료시킨 후 업데이트를 수행하기 때문에 서비스는 사용가능한 상태가 계속 유지될 수 있음
  5. spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge : 롤링 업데이트 시 추가되는 Pod의 최대 크기를 정의.
  6. spec.template : 새 Pod를 생성하는 데 사용할 포드 템플릿을 지정
  7. spec.template.metadata.labels.app : Pod에 이름표를 붙여 service.yaml 파일로 Pod의 논리적 집합과 액세스 정책을 정의할 때 활용함
  8. spec.template.spec.containers.imagePullPolicy : Always로 설정하면 컨테이너를 배치할 때마다 Docker 이미지를 가져옴

Deployment 실행

$ kubectl apply -f deployment.yaml

Service.yaml 정의

apiVersion: v1
kind: Service              # 1
metadata:
  name: react-app-lb
spec:
  type: LoadBalancer       # 2
  ports:
  - port: 80               # 3
    protocol: TCP          # 4
    targetPort: 80         # 5
  selector:                # 6
    app: react-app         # 7
  1. kind : Service를 정의하는 파일이니까 Service
  2. spec.type : Pod들의 부하를 분산하기 위해 LoadBalancer 선택
  3. spec.ports.port : 서비스가 요청받는 Port 지정
  4. spec.ports.port.protocol : 통신 방법 지정
  5. spec.ports.port.targetPort : 요청을 전달하는 Port 번호
  6. spec.selector: Pod를 선택하기 위한 속성들을 포함하고 있음
  7. spec.selector.app: target이 될 Pod를 정의
    ex) "react-app"이라고 정의하면 "react-app" 이름을 가진 Pod들만 Service가 적용됨

Service 실행

$ kubectl apply -f service.yaml

실습 명령 모음

# Minikube 시작
$ minikube start
$ minikube status

# 폴더 이동
$ cd  kubernetes_deploy

# yaml파일 별로 실행해도 되지만 폴더 단위로 실행하는 것도 가능함

# Python Application
$ kubectl apply -f celery/
$ kubectl apply -f redis/
$ kubectl apply -f django/

# Spring Boot Application
$ kubectl apply -f srping_boot/

# React Application
$ kubectl apply -f react/

# 서비스 확인
$ minikube service react-app-lb

🙉 실습 시 유의사항

  1. Minikube의 경우 External-IP는 pending 상태가 정상임
    GCP나 AWS같은 상용 클라우드 환경을 사용하게 되면 Public-IP가 할당되고, 외부에서도 접근이 가능하게 됨

    $ kubectl get svc react-app-lb
NAME           TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
react-app-lb   LoadBalancer   10.100.118.99   <pending>     80:30440/TCP   23d

  2. URL 환경 변수 Kube-DNS로 변경

  • Redis 설정
    ...
containers:
    - name: django-app
      image: wooyoung85/django_app
      ports:
        - containerPort: 8000
      env:
        - name: REDIS_HOST
          value: redis-service
  • Spring Boot Application에 설정된 Djagno Application URL을 아래와 같이 Kube-DNS로 변경
    ...

containers:
    - image: wooyoung85/springboot_app
      imagePullPolicy: Always
      name: spring-boot-app
      env:
        - name: DJANGO_APP_URL
          value: "http://django-service"
      ports:
        - containerPort: 8080
  1. react-app은 deployment를 apply하기 전에 따로 설정이 필요함!!!
    React Application(Client)에서 Spring Boot API 로 요청을 할 때 서버 환경 변수 같은 설정을 사용할 수 없기 때문에 수동으로 spring-boot-lb 서비스에 대한 url을 알아내서 넣어줘야 함
  • minikube service 리스트 보기
    $ minikube service list
|-------------|----------------------|-----------------------------|
|  NAMESPACE  |         NAME         |             URL             |
|-------------|----------------------|-----------------------------|
| default     | django-service       | No node port                |
| default     | kubernetes           | No node port                |
| default     | react-app-lb         | http://192.168.99.100:30440 |
| default     | redis-service        | No node port                |
| default     | spring-boot-lb       | http://192.168.99.100:31525 |
| kube-system | kube-dns             | No node port                |
| kube-system | kubernetes-dashboard | http://192.168.99.100:30000 |
|-------------|----------------------|-----------------------------|
  • react_app/src/App.js 파일 수정
      analyzeSentence() {
      // spring-boot-lb 서비스에 대한 url을 넣어줘야 함
      fetch('http://192.168.99.100:31525/sentiment', {
          method: 'POST',
          headers: {
              'Content-Type': 'application/json'
          },
          body: JSON.stringify({sentence: this.textField.getValue()})
      })
          .then(response => response.json())
          .then(data => this.setState(data));
  }

참고자료

[Kubernetes 활용(1/8)] 시작하기
5 minute local Kubernetes Cluster on Mac
Install Minikube
Install and Set Up kubectl

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