k8s - kubernetes 클러스터 네트워크와 서비스

 

개요

파드 내부의 컨테이너 통신과 파드 외부의 컨테이너 간 통신.

 

쿠버네티스 클러스터 내부에 구축된 파드 네트워크

 

파드에 트래픽 로드 밸런싱

- 서비스는 수신한 트래픽을 여러 파드에 로드 밸런싱하는 기능을 제공.

- 파드는 기동될 때마다 각각 다른 IP 주소를 할당받기 때문에 로드 밸런싱하는 구조를 자체적으로 구현하려면 각 파드의 IP 주소를 매번 조회하거나 전송 대상의 목적지를 설정해야 함.

- 서비스를 사용하면 여러 파드에 대한 로드 밸런싱을 자동으로 구성할 수 있음.

- 서비스는 로드 밸런싱의 접속 창구가 되는 앤드포인트도 제공.(외부 로드 밸런서가 할당하는 가상 IP 주소나 클러스터 내부에서만 사용할 수 있는 가상 IP 주소 등 여러 가지 종류를 제공.)

 

sample-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: sample-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: sample-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sample-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:1.16

출력 시 특정 JSON Path 값만을 출력

[root@k8s-master service]# k get pods
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sample-deployment-7c67dd9675-jggr7   1/1     Running   0          99s
sample-deployment-7c67dd9675-mqc7v   1/1     Running   0          99s
sample-deployment-7c67dd9675-x5vnc   1/1     Running   0          99s
[root@k8s-master service]# kubectl get pods sample-deployment-7c67dd9675-jggr7 -o jsonpath='{.metadata.labels}'
map[app:sample-app pod-template-hash:7c67dd9675]

 

 

엔드포인트의 서비스 종류에 ClusterIP를 사용하는 서비스 생성.

※ ClusterIP: 클러스터 내부에서만 사용 가능한 가상 IP를 가진 엔드포인트를 제공하는 로드 밸런서를 구성.

※ 서비스는 spec.slector에 정의할 셀렉터 조건에 따라 트래픽을 전송.

 

sample-clusterip.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sample-clusterip
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - name: "http-port"
    protocol: "TCP"
    port: 8080
    targetPort: 80
  selector:
    app: sample-app

 

서비스 생성 후, 생성된 로드 밸런서의 트래픽이 전송되는 파드를 확인.

# 지정한 레이블을 가진 파드 정보 중 특정 JSON Patch를 컬럼으로 출력
[root@k8s-master service]# k get pods -l app=sample-app -o custom-columns="NAME:{metadata.name},IP:{status.podIP}"
NAME                                 IP
sample-deployment-7c67dd9675-jggr7   172.30.194.67
sample-deployment-7c67dd9675-mqc7v   172.30.194.68
sample-deployment-7c67dd9675-x5vnc   172.30.194.66

 

생성된 서비스 상세 정보를 출력하면 Endpoints 항목에서 트래픽의 목적지 IP 주소와 포트를 확인할 수 있음.

# 서비스 생성
[root@k8s-master service]# k apply -f sample-clusterip.yaml
service/sample-clusterip created

# 서비스 정보 확인
[root@k8s-master service]# k get services sample-clusterip
NAME               TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
sample-clusterip   ClusterIP   10.97.91.208   <none>        8080/TCP   13s

# 서비스 상세 정보 확인
[root@k8s-master service]# k describe service sample-clusterip
Name:              sample-clusterip
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       Selector:  app=sample-app
Type:              ClusterIP
IP:                10.97.91.208
Port:              http-port  8080/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         172.30.194.66:80,172.30.194.67:80,172.30.194.68:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

 

생성한 로드 밸런서가 각 파드에 트래픽을 로드 밸런싱하여 전송하고 있는지 확인.

 

※ 엔드포인트 서비스 종류에 ClusterIP를 지정했기 때문에 엔드포인트 가상IP는 클러스터 내부에서만 접속 가능한 IP 주소.

 

클러스터 내 별도 컨테이너를 기동하고 그 컨테이너에서 엔드포인트로 HTTP 요청을 보내 동작을 확인.

HTTP 요청은 로드 밸런싱되어 어느 하나의 파드에서 요청을 처리하고 처리한 파드의 호스트명을 포함한 HTTP 응답이 반환.

※ HTTP 응답을 보면 어떤 파드에서 요청을 처리했는지 확인할 수 있음.

 

# 일시적으로 파들를 시작하여 서비스 엔드포인트로 요청
# (여러번 실행하면 비슷한 빈도로 세 개의 파드명이 표시됨.)
[root@k8s-master service]# k run --image=amsy810/tools:v2.0 --restart=Never --rm -i testpod --command -- curl -s http://10.97.91.208:8080
Host=10.97.91.208  Path=/  From=sample-deployment-7c67dd9675-x5vnc  ClientIP=172.30.194.69  XFF=
pod "testpod" deleted
[root@k8s-master service]# k run --image=amsy810/tools:v2.0 --restart=Never --rm -i testpod --command -- curl -s http://10.97.91.208:8080
Host=10.97.91.208  Path=/  From=sample-deployment-7c67dd9675-jggr7  ClientIP=172.30.194.71  XFF=
pod "testpod" deleted
[root@k8s-master service]# k run --image=amsy810/tools:v2.0 --restart=Never --rm -i testpod --command -- curl -s http://10.97.91.208:8080
Host=10.97.91.208  Path=/  From=sample-deployment-7c67dd9675-mqc7v  ClientIP=172.30.194.77  XFF=
pod "testpod" deleted

 

여러 포트 할당

하나의 서비스에 여러 포트를 할당할 수도 있음.
※ http와 https에서 ClusterIP가 다르면 불편한 경우가 많으므로, 하나의 서비스에서 여러 포트를 가질 수 있도록 설정하는 것이 바람직핢.

 

sample-clusterip-multi.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sample-clusterip-multi
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - name: "http-port"
    protocol: "TCP"
    port: 8080
    targetPort: 80
  - name: "https-port"
    protocol: "TCP"
    port: 8443
    targetPort: 443
  selector:
    app: sample-app

 

이름을 사용한 포트 참조

서비스에 targetPort를 직접 지정할 수 있지만, 파드의 포트 정의에 이름을 지정해 놓으면 이름을 사용하여 참조할 수 있음.

 

이름이 붙여진 포트를 가진 두 개의 파드 예제

sample-named-port-pods.yaml

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample-named-port-pod-80
  labels:
    app: sample-app
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: amsy810/echo-nginx:v2.0
    ports:
    - name: http # assign name to port
      containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample-named-port-pod-81
  labels:
    app: sample-app
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: amsy810/echo-nginx:v2.0
    env:
    - name: NGINX_PORT
      value: "81"
    ports:
    - name: http # assign name to port
      containerPort: 81

 

이름이 붙여진 포트를 참조하는 서비스 예제

sample-named-port-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sample-named-port-service
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - name: "http-port"
    protocol: "TCP"
    port: 8080
    targetPort: http # refer to the port as a specific name
  selector:
    app: sample-app

 

80번, 81번 포트가 모두 http라는 이름으로 참조되기 때문에 서비스 목적지가 되는 엔드포인트는 각각의 포트를 등록한다.

# 서비스 목적지 엔드포인트 확인
[root@k8s-master service]# k describe service sample-named-port-service
Name:              sample-named-port-service
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       Selector:  app=sample-app
Type:              ClusterIP
IP:                10.98.79.151
Port:              http-port  8080/TCP
TargetPort:        http/TCP
Endpoints:         172.30.194.79:81,172.30.194.78:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 파드 IP 주소 확인
[root@k8s-master service]# k get pods -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP              NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
sample-named-port-pod-80   1/1     Running   0          4m36s   172.30.194.78   k8s-worker1   <none>           <none>
sample-named-port-pod-81   1/1     Running   0          115s    172.30.194.79   k8s-worker1   <none>           <none>