GCP를 활용한 K8s Application

GCP를 활용한 K8s Application

• GCP는 Google Cloud Flatform으로 아주 간단하면서 다양한 애플리케이션을 실습해서 사용할 수 있다.

• 최초 가입 시 300달러 안에서 12개월 동안 무료로 제공되며, 일부 조건이 충족한다면 평생 무료로 사용할 수 있는 플랜도 있기 때문에 기본적인 테스트 및 개발 용도로는 충분히 사용할 만한 가치가 있다.

NOTICE

​ 본 문서는 GCP에 공식 Documents에 나오는 내용을 가지고 실습하는 내용이므로, 추가적으로 궁금한 내용이 있다면 링크를 클릭하여 내용을 추가적으로 확인할 것을 권장한다.

First K8s Application Deploy

Google Cloud Flatform에 접속하여 회원가입을 진행하고 프로젝트를 생성하면. 다음과 같은 화면이 나타난다.

대시보드 생성하기

이후 콘솔 화면에서 Kubernetes Engine 페이지로 이동하여 클러스터 탭으로 이동한다.

애플리케이션 만들기

간단하게 연습할 것이기 대문에 클러스터 만들기 버튼을 클릭하여 Redis 및 PHP를 활용한 방명록을 만들어 볼 것이다.

표준 클러스터 항목에서 이름과 영역을 선택하고, 만들기 버튼을 클릭하여 클러스터가 생성될 때까지 기다린다. 복합적인 이유에 따라서 생성되는 시간이 달라질 수 있으나 보통 5~7분 사이에 클러스터가 만들어진다.

위의 템플릿을 살펴보면, 3개의 기본 노드가 만들어지며, 싱글 CPU와, 약 4GB 메모리의 성능으로, 그리 높지는 않지만 테스트하기에는 충분한 성능이다. 특히, 온프레미스 환경에서 Kubernetes를 한 번이라도 설치해본 사람은 얼마나 쉽고 간단하게 클러스터를 생성할 수 있는지에 대해 감탄할 수 있을 것이다.

온프레미스에서 설치하는 방법은 추후 설명하겠지만 설치 및 구성하는데 굉장히 시간이 많이 걸린다.

규모가 크지 않으며, 애플리케이션 위주의 서비스를 운영하며, 퍼블릭 클라우드 사용에 제약이 있다면, Docker Swarm을 사용하는 것이 정신적으로나, 시간적으로 차선책이 될 수 있다.

콘솔 버튼을 을 클릭하여, 웹브라우저에서 터미널 창을 열고 기본 준비를 마친다.

$ git clone https://github.com/kubernetes/examples
$ cd examples/guestbook


$ gcloud container clusters list

위 명령을 입력하여 샘플 코드를 인스턴스에 생성한다. 이후 gcloud 명령을 통해서 클러스터에 대한 정보를 가져오는데 이는 gcloud 및 kubctl 사용자 인증 정보를 설정하기 위함이다.

$ gcloud container clusters \
    get-credentials <CLUSTER-NAME> \
    --zone <CLUSTER-ZONE>

Fetching cluster endpoint and auth data.
kubeconfig entry generated for standard-cluster-1.

CLUSTER-NAME은 NAME항목을 적고, CLUSTER-ZONE은 LOCATION 항목을 기술한다.

$ cat redis-master-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1 #  for k8s versions before 1.9.0 use apps/v1beta2  and before 1.8.0 use extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-master
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
      role: master
      tier: backend
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: master
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: master
        image: k8s.gcr.io/redis:e2e  # or just image: redis
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        ports:
        - containerPort: 6379

redis-master-deployment.yaml 이 파일에는 Redis 마스터를 배포하기 위한 구성이 포함되어 있으며, spec 필드는 복제 컨트롤러에서 Redis 포드를 만드는 데 사용할 포드 사양을 정의한다. image 태그는 레지스트리에서 가져오게 될 Docker 이미지를 가리킨다.

$ kubectl create -f redis-master-deployment.yaml
deployment.apps/redis-master created

$ kubectl get pods
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-57fc67768d-lwphw   1/1     Running   0          38s

마스터 컨트롤러를 배포하고 node 상태를 확인하면 하나의 Redis 노드가 실행하고 있는 모습을 확인할 수 있다.

$ cat redis-master-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-master
  labels:
    app: redis
    role: master
    tier: backend
spec:
  ports:
  - port: 6379
    targetPort: 6379
  selector:
    app: redis
    role: master
    tier: backend

마스터 컨 롤러를 배포하고 이번에는 서비스를 생성한다. yaml 파일에서 확인할 수 있듯이 redis-master 서비스를 생성한다.

$ kubectl create -f redis-master-service.yaml
service/redis-master created

$ kubectl get service
NAME           TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes     ClusterIP   10.12.0.1    <none>        443/TCP    46m
redis-master   ClusterIP   10.12.2.41   <none>        6379/TCP   3s

Redis 마스터가 하나만 존재할 경우 가용성이나 높은 트래픽의 가용성을 충족하지 못할 가능성이 높다. 장애 허용 시스템 (Fault tolerant system)을 만들기 위해서 여러 Redis 복제본을 생성할 것이다.

$ cat redis-slave-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1 #  for k8s versions before 1.9.0 use apps/v1beta2  and before 1.8.0 use extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-slave
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis
      role: slave
      tier: backend
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis
        role: slave
        tier: backend
    spec:
      containers:
      - name: slave
        image: gcr.io/google_samples/gb-redisslave:v1
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
          # If your cluster config does not include a dns service, then to
          # instead access an environment variable to find the master
          # service's host, comment out the 'value: dns' line above, and
          # uncomment the line below:
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 6379

$ kubectl create -f redis-slave-deployment.yaml
deployment.apps/redis-slave created

$ kubectl get pods
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-57fc67768d-lwphw   1/1     Running   0          9m53s
redis-slave-57f9f8db74-4mlhc    1/1     Running   0          57s
redis-slave-57f9f8db74-xngk4    1/1     Running   0          57s

이번 작업까지 완료되었다면. 이번에는 redis-slave 서비스를 생성할 것이다.

방명록 애플리케이션 데이터를 읽기 위해서 Redis worker 통신해야 한다. 따라서 Redis worker 검색을 가능하게 하기 위해 서비스를 설정해야 하며, 서비스 포트는 부하 분산을 위해 사용된다.

$ cat redis-slave-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-slave
  labels:
    app: redis
    role: slave
    tier: backend
spec:
  ports:
  - port: 6379
  selector:
    app: redis
    role: slave
    tier: backend

본 파일은 6379 포트에서 실행되는 redis-slave 서비스를 정의하며 selector 필드를 통해 이전 단계에서 만든 Redis worker 포트에 대응하게 된다.

$ kubectl create -f redis-slave-service.yaml
service/redis-slave created

$ kubectl get service
NAME           TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes     ClusterIP   10.12.0.1     <none>        443/TCP    61m
redis-master   ClusterIP   10.12.2.41    <none>        6379/TCP   14m
redis-slave    ClusterIP   10.12.2.209   <none>        6379/TCP   5m12s

방명록 애플리케이션 웹 프런트엔드 설정

지금까지 방명록 애플리케이션을 위한 Redis 설정을 진행하였으며, 실 사용자가 웹 페이지를 통해 접근할 수 있도록 웹페이지를 생성하고 외부 포트를 맵핑하는 작업을 진행한다.

$ kubectl create -f frontend-deployment.yaml
$ sed -i -e 's/NodePort/LoadBalancer/g' frontend-service.yaml
$ kubectl create -f frontend-service.yaml

기본적으로 컨테이너 기반의 서비스들은 ClusterIP를 통해 내부적으로 통신하기 때문에 외부에서 접근할 수 없다. 따라서. frontend-service.yaml 파일에서 LoadBalancer 항목을 지정하여, 외부 접속이 가능하도록 설정해야 한다.

$ kubectl get services --watch

NAME           TYPE           CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
frontend       LoadBalancer   10.12.13.93   <pending>     80:30832/TCP   65s
kubernetes     ClusterIP      10.12.0.1     <none>        443/TCP        64m
redis-master   ClusterIP      10.12.2.41    <none>        6379/TCP       18m
redis-slave    ClusterIP      10.12.2.209   <none>        6379/TCP       8m51s


frontend   LoadBalancer   10.12.13.93   104.197.211.110   80:30832/TCP   95s

서비스가 성공적으로 생성되고, 1~2분 정도 기다리게 되면 외부 IP가 노출되며, 이를 통해 웹브라우저로 접속하게 되면 방명록 홈페이지가 나타난다.

간단하게 GCP를 사용하여 K8s 애플리케이션을 간단하게 제작하였다. 공식 문서를 조금만 읽어본다면 누구나 쉽게 따라 할 수 있기 때문에 이론과 실습을 통해 Kubernetes 감을 익히도록 하자

만들어진 애플리케이션은 더 이상 사용하지 않기 때문에 삭제하여 과금을 막도록 한다.