Pod controller - Replicaset, Deployment

쿠버네티스 컨트롤러(controller)의 역할

auto-healing : 파드가 다운되었을 때 파드를 새로 생성한다. 노드가 다운되면 다른 노드에 파드를 생성한다.

auto-scaling : 특정 파드에 load 가 커지면 파드를 새로 생성하여 부하를 분산시킨다.

versioning : 새 버전의 이미지로 파드들을 재생성할 경우 리비전을 남겨 롤백을 가능하게 한다.

job: 크론잡 같이 일시적인 작업에 필요한 파드를 생성 후 삭제한다.

Replicaset

리플리카셋(replicaset)의 역할은 정해진 갯수의 파드를 유지하는 것.

파드가 다운되면 새로 생성하고 정해진 갯수보다 많으면 삭제한다.

라벨을 통해 파드와 loosely coupled 되어있다.

replicas에 해당하는 숫자와 matchLabels 에 정의된 라벨이 붙은 실제 파드의 갯수가 맞지 않으면 파드를 생성하거나 삭제한다.

파드의 수가 부족하면 template에 정의된대로 파드를 생성한다.

라벨이 있다가 사라진 파드는 리플리카셋의 관리 대상이 아니게 된다.


apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: replicaset-webserver
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:  # matchLabels 에 있는 라벨이 붙은 파드들이 리플리카셋의 관리 대상이 됨.
      app: nginx
  template:
    metadata:
      # 같은 네임스페이스에 중복되는 파드 이름은 불가하므로 이 이름은 무시된다.
      # 대신 <replicaset 이름>-<해시값> 으로 각 파드 이름이 만들어짐.
      name: pod-webserver
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: webserver
          image: nginx:latest
          ports:
            - containerPort: 80

파드가 하나도 없는 상태에서 apply 하면 template 에 정의된 스펙대로 파드 3개 생성함.


$ kubectl apply -f replicaset/replicaset-nginx.yaml
$ kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
replicaset-webserver-dlfsj   1/1     Running   0          9s
replicaset-webserver-lmh6l   1/1     Running   0          9s
replicaset-webserver-rmgzl   1/1     Running   0          9s

파드 3개 중 1개의 app: nginx 라벨을 삭제함. (edit 명령어는 vi로 리소스 스펙을 수정하게 한다.)


$ kubectl edit pod replicaset-webserver-dlfsj
pod/replicaset-webserver-dlfsj edited

replicaset-webserver-dlfsj 파드는 replicaset-webserver 리플리카셋의 관리대상으로 간주하지 않아서 파드 3개를 유지하기 위해 replicaset-webserver-4ggcl 를 새로 생성했다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
replicaset-webserver-4ggcl   1/1     Running   0          74s
replicaset-webserver-dlfsj   1/1     Running   0          3m39s
replicaset-webserver-lmh6l   1/1     Running   0          3m39s
replicaset-webserver-rmgzl   1/1     Running   0          3m39s

ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ kubectl get rs
NAME                   DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset-webserver   3         3         3       3m59s

Deployment

디플로이먼트(Deployment)는 파드의 배포를 담당한다. 즉 파드의 버저닝을 가능하게 한다.

리비전을 남겨서 롤백을 가능하게 하고 Recreate, RollingUpdate 중에 내가 선택한 방식으로 배포를 할 수 있다. (디폴트는 RollingUpdate 이고 blue/green, canary 를 사용하려면 service 오브젝트를 동원하여 구현 필요.)

리비전은 리플리카셋 단위로 남긴다.

배포를 마치고 나면 이전 버전의 리플리카셋의 desired/current/ready pods 는 0이 되고 리플리카셋 자체만 남게 됨.

Recreate 방식으로 배포

Recreate 방식은 이전 버전의 모든 파드를 없애고 나서 새 버전의 파드들을 재생성한다. → 다운타임이 발생한다.


apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-webserver-recreate
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  strategy:
    type: Recreate
  # 배포를 여러번 해도 이전 버전의 리비전은 1개만 남는다.
  revisionHistoryLimit: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: webserver
          image: nginx:1.20.2
          ports:
            - containerPort: 80
      # 종료시키려는 파드가 이미 받은 트래픽을 처리하고 종료될 수 있도록 대기하는 시간 설정.
      terminationGracePeriodSeconds: 10

위 yaml 파일로 디플로이먼트, 리플리카셋, 파드를 생성한 뒤 nginx 버전을 수정하고 다시 apply 했다.

—-record 옵션은 deprecate 될 예정이나 아직 대체할 옵션은 미정인 듯.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get pods
NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-webserver-recreate-86bbc57867-7fcfq   0/1     Running   0          3s
deployment-webserver-recreate-86bbc57867-ddljd   0/1     Running   0          3s
deployment-webserver-recreate-86bbc57867-swbn8   0/1     Running   0          3s


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku apply -f deployment/deployment-nginx-recreate.yaml --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/deployment-webserver-recreate configured

파드가 재생성되고 있다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get pods
NAME                                             READY   STATUS              RESTARTS   AGE
deployment-webserver-recreate-5685797645-2b2ln   0/1     Pending             0          1s
deployment-webserver-recreate-5685797645-5znhr   0/1     ContainerCreating   0          1s
deployment-webserver-recreate-5685797645-tt5pb   0/1     ContainerCreating   0          1s

yaml 에서 정의한 라벨은 app=nginx 하나뿐인데 어떻게 이전/현재 버전의 파드를 구분해서 삭제/생성할까?

→ 쿠버네티스가 내부적으로 pod-template-hash 라는 라벨을 붙여서 구분한다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku describe pods deployment-webserver-recreate-5685797645-2b2ln
Name:         deployment-webserver-recreate-5685797645-2b2ln
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         ip-10-220-6-77/10.220.6.77
Start Time:   Sat, 12 Mar 2022 13:28:19 +0000
Labels:       app=nginx
              pod-template-hash=5685797645
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           11.244.1.29
IPs:
  IP:           11.244.1.29
Controlled By:  ReplicaSet/deployment-webserver-recreate-5685797645

리플리카셋은 아래와 같이 남는다. 리플리카셋에도 동일한 pod-template-hash 라벨 값이 부여된다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get rs
NAME                                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
deployment-webserver-recreate-5685797645   3         3         3       7m24s
deployment-webserver-recreate-86bbc57867   0         0         0       11m


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku describe rs deployment-webserver-recreate-5685797645
Name:           deployment-webserver-recreate-5685797645
Namespace:      default
Selector:       app=nginx,pod-template-hash=5685797645
Labels:         app=nginx
                pod-template-hash=5685797645

rollout history 명령어로 배포 이력을 확인할 수 있다. 위 yaml 파일에서 revisionHistoryLimit: 1으로 했기 때문에 이전 리비전은 1개만 조회된다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku rollout history deployment deployment-webserver-recreate
deployment.apps/deployment-webserver-recreate
REVISION  CHANGE-CAUSE
3         <none>
4         kubectl apply --filename=deployment/deployment-nginx-recreate.yaml --record=true

특정 리비전으로 롤백하려면 rollout undo 커맨드를 실행한다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku rollout undo deployment deployment-webserver-recreate --to-revision=3
deployment.apps/deployment-webserver-recreate rolled back
ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get pods
NAME                                             READY   STATUS              RESTARTS   AGE
deployment-webserver-recreate-5685797645-frhql   0/1     ContainerCreating   0          3s
deployment-webserver-recreate-5685797645-ftvf4   0/1     ContainerCreating   0          3s
deployment-webserver-recreate-5685797645-qqpmj   0/1     ContainerCreating   0          3s

롤백해도 리비전이 남는 대신에 CHANGE-CAUSE 는 none 으로 남는다.

(rollout undo 커맨드에는 —record 옵션이 없음.)


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku rollout history deployment deployment-webserver-recreate
deployment.apps/deployment-webserver-recreate
REVISION  CHANGE-CAUSE
4         kubectl apply --filename=deployment/deployment-nginx-recreate.yaml --record=true
5         <none>

RollingUpdate 방식으로 배포

RollingUpdate 방식은 이전 버전의 파드 갯수를 줄이면서 새 버전의 파드 갯수를 늘린다.

→ 다운타임이 발생하지 않으나 리플리카셋에 정의된 수 보다 많은 파드들이 생성되는 텀이 있음.


apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-webserver-rollingupdate
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  # 배포를 여러번 해도 이전 버전의 리비전은 2개만 남는다.
  revisionHistoryLimit: 2
  # 새롭게 생성된 파드의 컨테이너가 어떤 것과도 충돌하지 않고 사용할 수 있도록 준비되어야 하는 최소 시간(초)을 지정하는 선택적 필드이다.
  # 이 기본 값은 0이다(파드는 준비되는 즉시 사용할 수 있는 것으로 간주됨).
  # 파드가 준비되었다고 간주되는 시기에 대한 자세한 내용은 컨테이너 프로브를 참조한다.
  minReadySeconds: 10
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: webserver
          image: nginx:1.20.2
          ports:
            - containerPort: 80
      # 종료시키려는 파드가 이미 받은 트래픽을 처리하고 종료될 수 있도록 대기하는 시간 설정.
      terminationGracePeriodSeconds: 10

위 yaml 파일로 디플로이먼트, 리플리카셋, 파드를 생성한다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku apply -f deployment/deployment-nginx-rollingupdate.yaml --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/deployment-webserver-rollingupdate created


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get pods
NAME                                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-chwwc   1/1     Running   0          8s
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-hvr5n   1/1     Running   0          8s
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-ztv9h   1/1     Running   0          8s

set image 커맨드로 deployment-webserver-rollingupdate 의 이미지를 nginx:1.21.6 으로 수정한다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku set image deployment deployment-webserver-rollingupdate webserver=nginx:1.21.6 --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/deployment-webserver-rollingupdate image updated

nginx:1.21.6 버전의 파드가 생성되고 running 상태에 있다.

minReadySeconds: 10 으로 설정했기 때문에 nginx:1.21.6 버전의 f5fqw 파드가 준비 상태에 있다고 간주된 후 10초 뒤에 nginx:1.20.1 버전의 hvr5n 파드는 종료된다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get pods
NAME                                                  READY   STATUS              RESTARTS   AGE
deployment-webserver-rollingupdate-5f5d464898-f5fqw   1/1     Running             0          14s
deployment-webserver-rollingupdate-5f5d464898-rmcpq   0/1     ContainerCreating   0          1s
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-chwwc   1/1     Running             0          89s
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-hvr5n   1/1     Terminating         0          89s
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df-ztv9h   1/1     Running             0          89s

마찬가지로 리플리카셋이 아래와 같이 남는다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku get rs
NAME                                            DESIRED   CURRENT   READY   AGE
deployment-webserver-rollingupdate-5f5d464898   3         3         3       14m
deployment-webserver-rollingupdate-7fb749b7df   0         0         0       16m

rollout history 커맨드로 배포 이력을 조회해본다.


ubuntu@ip-10-220-12-225:~/k8s-practice$ ku rollout history deploy deployment-webserver-rollingupdate
deployment.apps/deployment-webserver-rollingupdate
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl apply --filename=deployment/deployment-nginx-rollingupdate.yaml --record=true
2         kubectl set image deployment deployment-webserver-rollingupdate webserver=nginx:1.21.6 --record=true

참고자료

인프런 [대세는 쿠버네티스]

시작하세요! 도커/쿠버네티스