2021-11-10

minikube 멀티노드 구성

개요

minikube를 이용해 3대의 노드(1 master node + 2 worker node)를 생성해서 Kubernetes 클러스터 구성하는 방법을 설명합니다.

Kubernetes cluster architecture

환경

Hardware : macBook Pro (16", M1 Pro, 2021)
OS : macOS Monterey 12.4
minikube v1.26.0
Docker Desktop 4.8.2 (79419)

노드 3대를 생성할 예정이기 때문에 하드웨어의 메모리 리소스가 최소 8GB 이상은 되어야 안정적으로 실습할 수 있습니다.

전제조건

minikube가 설치되어 있어야 합니다.
docker desktop이 설치되어 있어야 합니다.
kubectl이 설치되어 있어야 합니다.

이 글에서는 필수 패키지 설치에 대한 가이드는 다루지 않습니다.

실습하기

1. 멀티노드 생성

3대의 노드로 구성된 minikube 클러스터를 생성합니다.

$ minikube start \
    --driver='docker' \
    --profile='multinode-lab' \
    --cni='calico' \
    --kubernetes-version='stable' \
    --nodes=3

명령어 옵션 설명

--driver='docker' : 도커를 하이퍼바이저로 사용합니다.
--profile='multinode-lab' : multinode-lab이라는 이름의 프로파일을 생성합니다.
--cni='calico' : 컨테이너 네트워크 인터페이스를 calico로 지정합니다.

auto, bridge, calico, cilium, flannel, kindnet 중 하나를 선택할 수 있습니다.

--kubernetes-version='stable' : 노드에 설치되는 쿠버네티스 버전을 안정화된 버전으로 지정합니다.
--nodes=3 : 노드 3대로 구성된 클러스터를 생성합니다.

2. 노드 상태 확인

minikube

$ minikube status -p multinode-lab
multinode-lab
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured

multinode-lab-m02
type: Worker
host: Running
kubelet: Running

multinode-lab-m03
type: Worker
host: Running
kubelet: Running

3대의 노드가 모두 정상 실행중(Running)이다. type: 값을 보면 해당 노드가 Master node(Control plane)인지 Worker node인지 구분할 수 있습니다.

kubectl

kubectl 명령어를 사용해서도 쿠버네티스 클러스터 노드의 상태를 확인할 수 있습니다.

$ kubectl get node
NAME                STATUS   ROLES           AGE   VERSION
multinode-lab       Ready    control-plane   37m   v1.24.1
multinode-lab-m02   Ready    <none>          36m   v1.24.1
multinode-lab-m03   Ready    <none>          36m   v1.24.1

컨트롤 플레인 1대와 워커노드 2대로 구성된 걸 확인할 수 있습니다.
전체 노드에는 2022년 6월 기준으로 안정화 버전인 kubernetes v1.24.1이 설치되었습니다.

3. deployment 배포

deployment yaml 작성

현재 경로에 nginx-deploy.yaml 파일을 생성합니다.

$ cat << EOF > ./nginx-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment            # 타입은 Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3               # 3개의 Pod를 유지한다.
  selector:                 # Deployment에 속하는 Pod의 조건
    matchLabels:            # label의 app 속성의 값이 nginx 인 Pod를 찾아라.
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx          # labels 필드를 사용해서 app: nginx 레이블을 붙힘
    spec:
      containers:           # container에 대한 정의
      - name: nginx         # container의 이름
        image: nginx:1.7.9  # Docker Hub에 업로드된 nginx:1.7.9 이미지를 사용
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

매니페스트 내용을 간단하게 요약하자면 3개의 nginx 파드를 배포하는 deployment입니다.

Deployment, replicaset and pods

deployment 배포

작성한 yaml 파일을 사용해서 deployment를 배포합니다.

$ kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
deployment.apps/nginx-deployment created

상태확인

nginx 파드 상태를 확인합니다.
3개의 nginx 파드가 생성되고 있습니다.

$ kubectl get pod
NAME                                READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-deployment-84df99548d-csxnp   0/1     ContainerCreating   0          8s
nginx-deployment-84df99548d-fmnx9   0/1     ContainerCreating   0          8s
nginx-deployment-84df99548d-nsmsf   0/1     ContainerCreating   0          8s

잠시 기다리면 상태가 Running으로 바뀌며 pod 생성이 완료됩니다.

$ kubectl get pod -o wide
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE                NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-84df99548d-csxnp   1/1     Running   0          2m19s   10.244.150.129   multinode-lab-m02   <none>           <none>
nginx-deployment-84df99548d-fmnx9   1/1     Running   0          2m19s   10.244.166.195   multinode-lab       <none>           <none>
nginx-deployment-84df99548d-nsmsf   1/1     Running   0          2m19s   10.244.148.65    multinode-lab-m03   <none>           <none>

여기서 중요한 사실은 여러 노드에 걸쳐 3대의 파드가 배포된다는 사실입니다.
NODE 컬럼을 보면 파드가 어디 노드에 배포되었는지 확인할 수 있습니다.

현재 이 실습환경은 Control Plane이 NoSchedule 상태가 아니라서, Control Plane인 multinode-lab 노드에도 파드가 1개 배포되었습니다.

$ kubectl get node
NAME                STATUS   ROLES           AGE   VERSION
multinode-lab       Ready    control-plane   12m   v1.24.1
multinode-lab-m02   Ready    <none>          12m   v1.24.1
multinode-lab-m03   Ready    <none>          11m   v1.24.1

4. service 배포

파드에서 실행중인 nginx 웹을 외부에 노출시키려면 service 리소스가 필요합니다.

service yaml 작성

service를 생성하기 위해 매니페스트를 작성합니다.

$ cat << EOF > ./nginx-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - targetPort: 80
      port: 80
      # nodePort is Optional field
      # By default and for convenience,
      # the Kubernetes control plane will allocate
      # a port from a range (default: 30000-32767)
      nodePort: 30080
EOF

service 배포

작성한 yaml 파일을 사용해서 service를 배포합니다.

$ kubectl apply -f nginx-service.yaml
service/nginx-service created

nginx-service가 생성되었습니다.

$ kubectl get service
NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        23m
nginx-service   NodePort    10.107.245.50   <none>        80:30080/TCP   2m16s

현재 nginx 파드는 nginx-service를 통해 외부 사용자에게 노출된 상태입니다.

외부 사용자가 nginx-service를 통해 nginx 웹페이지에 접속하는 경우 트래픽은 다음과 같은 흐름으로 진행됩니다.

nodePort port targetPort 설명

nodePort의 한계점
참고로 nodePort는 프로덕션 환경에서 잘 사용하지 않습니다. 외부 사용자가 노드포트로 접속하려면 TCP/30080과 같은 지정된 포트를 알아야 접속이 가능하고, nodePort가 계속 바뀔때마다 서비스 제공자는 외부 사용자들에게 이 포트 번호를 공유해야 하기 때문입니다.
이러한 nodePort의 동작방식 때문에 외부 사용자에게 서비스를 노출할 때에는 loadBalancer 혹은 ingress 등의 리소스를 사용해야 합니다.

5. 접속 테스트

minikube로 접속 가능한 서비스 목록을 확인합니다.

$ minikube service list \
    --profile multinode-lab

|-------------|---------------|--------------|-----|
|  NAMESPACE  |     NAME      | TARGET PORT  | URL |
|-------------|---------------|--------------|-----|
| default     | kubernetes    | No node port |
| default     | nginx-service |           80 |     |
| kube-system | kube-dns      | No node port |
|-------------|---------------|--------------|-----|

nginx-service는 default 네임스페이스에 있으며 nginx 파드의 80 포트로 연결됩니다.

minikube의 터널링 기능을 통해 로컬 환경에서 nginx-service로 접속합니다.
nginx-service는 외부에서 들어온 사용자를 nginx 파드의 80 포트로 연결해줍니다.

$ minikube service nginx-service \
    --profile multinode-lab

정상 실행된 결과는 다음과 같이 출력됩니다.

|-----------|---------------|-------------|---------------------------|
| NAMESPACE |     NAME      | TARGET PORT |            URL            |
|-----------|---------------|-------------|---------------------------|
| default   | nginx-service |          80 | http://192.168.58.2:30080 |
|-----------|---------------|-------------|---------------------------|
🏃  nginx-service 서비스의 터널을 시작하는 중
|-----------|---------------|-------------|------------------------|
| NAMESPACE |     NAME      | TARGET PORT |          URL           |
|-----------|---------------|-------------|------------------------|
| default   | nginx-service |             | http://127.0.0.1:56757 |
|-----------|---------------|-------------|------------------------|
🎉  Opening service default/nginx-service in default browser...
❗  Because you are using a Docker driver on darwin, the terminal needs to be open to run it.

명령어가 실행된 후 자동으로 기본 브라우저가 열리며 nginx 파드에 접속됩니다.

nginx index page

실습환경 정리

방법 1. minikube 종료

minikube는 실습환경의 CPU, 메모리 리소스를 많이 점유합니다.
minikube 클러스터를 계속 켜놓는 건 하드웨어에 부담이 많이 가고 배터리 소모도 심하기 때문에 minikube 실습이 끝난 후에는 반드시 종료 또는 삭제해줍니다.

$ minikube stop -p multinode-lab
✋  Stopping node "multinode-lab"  ...
🛑  Powering off "multinode-lab" via SSH ...
✋  Stopping node "multinode-lab-m02"  ...
🛑  Powering off "multinode-lab-m02" via SSH ...
✋  Stopping node "multinode-lab-m03"  ...
🛑  Powering off "multinode-lab-m03" via SSH ...
🛑  3 nodes stopped.

모든 노드가 종료되었습니다.

노드상태 확인

minikube 명령어로 노드 3대의 상태를 확인해봅니다.

$ minikube status -p multinode-lab
multinode-lab
type: Control Plane
host: Stopped
kubelet: Stopped
apiserver: Stopped
kubeconfig: Stopped

multinode-lab-m02
type: Worker
host: Stopped
kubelet: Stopped

multinode-lab-m03
type: Worker
host: Stopped
kubelet: Stopped

multinode-lab, multinode-lab-m02, multinode-lab-m03 노드가 모두 정상 종료(Stopped)되었습니다.

이전에 생성한 리소스는 남아있기 때문에 다시 클러스터를 시작하면 그대로 실습 환경을 이어서 사용할 수 있습니다.

방법 2. minikube 삭제

minikube 클러스터를 더 이상 사용할 필요가 없을 경우, 클러스터의 모든 노드와 리소스를 삭제하면 됩니다.

$ minikube delete --profile='multinode-lab'

삭제가 정상적으로 완료되었을 경우 메세지는 다음과 같이 표시됩니다.

🔥  docker 의 "multinode-lab" 를 삭제하는 중 ...
🔥  /Users/steve/.minikube/machines/multinode-lab 제거 중 ...
🔥  /Users/steve/.minikube/machines/multinode-lab-m02 제거 중 ...
🔥  /Users/steve/.minikube/machines/multinode-lab-m03 제거 중 ...
💀  "multinode-lab" 클러스터 관련 정보가 모두 삭제되었습니다
🔥  모든 프로필이 성공적으로 삭제되었습니다

minikube의 전체 프로파일 리스트를 확인합니다.

$ minikube profile list

3대의 노드로 구성했던 multinode-lab 프로파일이 삭제된 걸 확인할 수 있습니다.

🤹  Exiting due to MK_USAGE_NO_PROFILE: No minikube profile was found.
💡  권장:

    You can create one using 'minikube start'.

마치며

지금까지 minikube로 멀티노드를 구성하고 서비스를 배포해보는 실습을 진행해보았습니다.
끝까지 읽어주셔서 감사합니다.