[Kubernetes] Service

pingping·2021년 2월 13일

kubernetes

Kubernetes

목록 보기

6/10

Service

Concept

파드에 접근할 수 있는 IP를 제공 ( ~= L4 Load Balancer 역할과 비슷 )
Pod는 Controller가 관리하므로 Cluster 내의 Node를 이곳 저곳 돌아다니게 되며 IP 또한 동적으로 변하게 된다. 이렇게 동적으로 변하는 Pod들에 고정적으로 접근하고자 할 때 사용하는 Object가 Service이다.

[1] ClusterIP

Default 서비스 타입이며 Cluster 내부에서만 사용할 수 있다. 클러스터 외부에서는 이용 X

Example

type : ClusterIP ( default가 clusterIP이긴 하다. )

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: clusterip-service
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: nginx-for-svc
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

Check

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl get svc
NAME                TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
clusterip-service   ClusterIP   10.233.23.13   <none>        80/TCP    5s
kubernetes          ClusterIP   10.233.0.1     <none>        443/TCP   6d3h

root@instance-1:~/kubernetes-sample/pod# kubectl describe service clusterip-service 
Name:              clusterip-service
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-for-svc
Type:              ClusterIP
IP Families:       <none>
IP:                10.233.23.13
IPs:               10.233.23.13
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.233.118.26:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

root@instance-1:~/kubernetes-sample/pod# kubectl get ep
NAME                ENDPOINTS                                         AGE
clusterip-service   10.233.118.26:80                                  4m11s
kubernetes          10.142.0.2:6443,10.142.0.4:6443,10.142.0.7:6443   6d3h

root@instance-1:~/kubernetes-sample/pod# kubectl get pods -o wide
NAME                                 READY   STATUS      RESTARTS   AGE     IP              NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
hello-concurrency-1613220000-7hfmq   1/1     Running     0          25m     10.233.125.27   instance-4   <none>           <none>
kubernetes-simple-pod                1/1     Running     0          5h37m   10.233.118.7    instance-5   <none>           <none>
nginx-fot-svc                        1/1     Running     0          34s     10.233.118.26   instance-5   <none>           <none>

netshoot Container로 Test

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl run -it --image nicolaka/netshoot testnet bash

bash-5.1# curl 10.233.118.26
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

[2] NodePort

서비스 하나에 모든 Node의 지정된 Port를 사용한다. 클러스터 외부에서 이용 O
클러스터 외부에서 클러스터 내부 pod로 접근할 때 사용할 수 있는 가장 간단한 방법이다.

Example

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  # NodePort
  type: NodePort
  # key가 app이고 value가 MyApp인 Label을 찾아서 Endpoint로 바라본다.
  selector:
    app: nginx-for-svc
  ports:
      # By default and for convenience,
      # the `targetPort` is set to the same value as the `port` field.
    - port: 80
      targetPort: 80
      # Optional field
      # By default and for convenience,
      # the k8s master will allocate a port from a range (default: 30000-32767)
      nodePort: 30007

Check

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl get ep
NAME                ENDPOINTS                                         AGE
clusterip-service   10.233.118.26:80                                  144m
kubernetes          10.142.0.2:6443,10.142.0.4:6443,10.142.0.7:6443   6d5h
my-service          10.233.118.26:80                                  9s

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl get svc
NAME                TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
clusterip-service   ClusterIP   10.233.23.13    <none>        80/TCP         144m
kubernetes          ClusterIP   10.233.0.1      <none>        443/TCP        6d5h
my-service          NodePort    10.233.53.193   <none>        80:30007/TCP   21s

Test
임의의 Node의 externam IP address:30007 로 접속하니 정상적으로 뜨고 있음을 확인 가능

[3] LoadBalancer

AWS, Azure, GCP 등 Public Cloud와 Openstack 등 Private Cloud, K8S를 지원하는 LB 장비에서 사용한다.
LB와 Pod를 연결한 후 해당 LB의 IP를 이용하여 클러스터 외부에서 내부의 파드로 접근할 수 있도록 해준다.

[4] ExternalName

서비스 ↔ externalName에 설정한 값과 연결한다. ( 외부에 접근할 때 사용 )
설정해 둔 CNAME을 이용하여 클러스터 외부에 접근할 수 있다.
selector가 필요 없다.

Example

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ext-service
#   namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: google.com

Check

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl get svc
NAME                TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
clusterip-service   ClusterIP      10.233.23.13    <none>        80/TCP         150m
ext-service         ExternalName   <none>          google.com    <none>         13s
kubernetes          ClusterIP      10.233.0.1      <none>        443/TCP        6d5h
my-service          NodePort       10.233.53.193   <none>        80:30007/TCP   6m11s

그림으로 그려보자면 아래와 같다.

Headless Service

LB가 필요 없거나 단일 Service IP가 필요 없을 때 사용한다.
헤드리스 서비스에 셀렉터를 설정하면 Kubernetes API로 확인할 수 있는 Endpoint가 만들어진다 서비스와 연결된 파드를 직접 가리키는 DNS A 레코드 또한 만들어진다.
Check

CLUSTER-IP와 EXTERNAL-IP 항목이 none임을 확인할 수 있다.

또한, describe로 확인해 볼 때 IP 항목은 None이지만 Endpoints는 파드들의 IP와 포트 정보를 확인할 수 있다.

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl get svc
NAME                TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
clusterip-service   ClusterIP      10.233.23.13    <none>        80/TCP         167m
ext-service         ExternalName   <none>          google.com    <none>         17m
headless-svc        ClusterIP      None            <none>        80/TCP         8s
kubernetes          ClusterIP      10.233.0.1      <none>        443/TCP        6d6h
my-service          NodePort       10.233.53.193   <none>        80:30007/TCP   23m

root@instance-1:~/kubernetes-sample/service# kubectl describe svc headless-svc 
Name:              headless-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-for-svc
Type:              ClusterIP
IP Families:       <none>
IP:                None
IPs:               None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.233.118.26:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

Test

testnet 파드로 접속하여 dig 명령어를 날려보자.

A 레코드가 생성되었음을 확인할 수 있다.

bash-5.1# dig headless-svc.default.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.16.11 <<>> headless-svc.default.svc.cluster.local
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 21632
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
; COOKIE: d8378db6e57d6dfa (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;headless-svc.default.svc.cluster.local.        IN A

;; ANSWER SECTION:
headless-svc.default.svc.cluster.local. 5 IN A  10.233.118.26

;; Query time: 8 msec
;; SERVER: 169.254.25.10#53(169.254.25.10)
;; WHEN: Sat Feb 13 15:53:55 UTC 2021
;; MSG SIZE  rcvd: 133

Kube-proxy

Kubernetes에서 Service를 만들었을 때 Cluster IP나 Node Port로 접근할 수 있게 만들어 실제 조작을 하는 컴포넌트이다.
Cluster 내부의 Node마다 1개씩 실행되며 Cluster 내부 IP로 연결하려는 요청을 적절한 파드로 전달해주는 역할을 한다.
userspace, iptables, IPVS 3가지 방법으로 관리하는데 userspace는 Legacy 관리 모드이므로 제외하겠다.

[1] iptables Mode

kube-proxy가 iptables를 관리해주는 역할을 한다.
클라이언트에서 오는 모든 요청은 iptables를 거쳐서 Pod로 직접 전달이 된다.
iptables 모드에서는 Pod 하나로의 연결 요청이 실패하면 재시도하지 않고 그냥 요청이 실패되었다고 간주한다.
컨테이너에 readinessProbe가 설정되었고 그에 따른 HealthCheck가 정상적으로 되어야 연결 요청이 이루어진다.

[2] IPVS Mode

IPVS (IP Virtual Server) 모드는 Linux Kernel에 있는 L4 로드밸런싱 기술이다.
리눅스 커널 안 네트워크 관련 프레임워크인 넷필터(Netfilter)에 포함되어 있다.
따라서 IPVS 커널 Module이 Node에 설치되어 있어야 한다.

⇒ IPVS Mode는 Kernel space에서 동작하고 Data Structure를 Hash table로 저장하기 때문에 iptables보다 빠르고 좋은 성능을 낼 수 있다. 또한 더 많은 LB Algorithm을 제공한다.

( rr, lc, dh, sh, sed, nq, .. )