GCP에서 컨테이너화된 웹 애플리케이션 배포

웹 애플리케이션을 Docker 컨테이너 이미지에 패키징하고 GKE 클러스터에서 이 컨테이너 이미지를 실행하는 방법을 설명합니다. 사용자는 사용자 니즈에 따라 확장 가능한 부하 분산된 복제본 세트로서 웹 애플리케이션을 배포하게 됩니다.

목표

• 샘플 웹 애플리케이션을 Docker 이미지로 패키징합니다.

• Artifact Registry에 Docker 이미지를 업로드합니다.

• GKE 클러스터를 만듭니다.

• 샘플 앱을 클러스터에 배포합니다.

• 배포의 자동 확장을 관리합니다.

• 샘플 앱을 인터넷에 노출합니다.

• 샘플 앱의 새 버전을 배포합니다.

Cloud Shell을 사용해서 진행하겠습니다.

저장소 만들기

Artifact Registry에 이미지를 저장하고 레지스트리에서 배포합니다. Artifact Registry는 Google Cloud에서 권장되는 Container Registry입니다. hello-repo라는 저장소를 만들겠습니다.

export PROJECT_ID=(PROJECT_ID)						

	#PROJECT_ID 환경 변수를 Google Cloud 프로젝트 ID(PROJECT_ID)로 설정합니다. 
	 컨테이너 이미지를 빌드하고 저장소에 푸시할 때 이 환경 변수를 사용합니다.


echo $PROJECT_ID								

	#PROJECT_ID 환경 변수 값이 올바른지 확인합니다.


gcloud config set project $PROJECT_ID						

	#gcloud 명령줄 도구에 프로젝트 ID를 설정합니다.

-> 출력 내용								

	#Updated property [core/project].


gcloud artifacts repositories create hello-repo \
   --repository-format=docker \
   --location=asia-northeast3 \
   --description="Docker repository"							
	#hello-repo 저장소를 만듭니다.

->  gcloud artifacts locations list						

	#사용가능한 위치 목록 확인

컨테이너 이미지 빌드

샘플 웹 애플리케이션인 hello-app을 배포합니다. 이 애플리케이션은 Go로 작성된 웹 서버로, 모든 요청에 대해 포트 8080에서 Hello, World!로 응답합니다.

GKE는 Docker 이미지를 애플리케이션 배포 형식으로 허용합니다. hello-app을 GKE에 배포하기 전에 hello-app 소스 코드를 Docker 이미지로 패키징해야 합니다.

Docker 이미지를 빌드하려면 소스 코드와 Dockerfile이 있어야 합니다. Dockerfile에는 이미지 빌드 방법에 대한 안내가 포함되어 있습니다.

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples		
cd kubernetes-engine-samples/hello-app	

	#명령어를 실행하여 hello-app 소스 코드와 Dockerfile을 다운로드합니다.

docker build -t asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1 .

	#hello-app의 Docker 이미지를 빌드하고 태그를 지정합니다.

	이 명령어는 현재 디렉터리에서 Dockerfile을 사용하여 이미지를 빌드하고, 
	로컬 환경에 저장하고, asia-northeast3-docker.pkg.dev/my-project/hello-repo/hello-app:v1과
	같은 이름으로 태그를 지정하도록 Docker에 지시합니다. 
	다음 섹션에서 이미지가 Artifact Registry로 푸시됩니다.

	PROJECT_ID 변수는 컨테이너 이미지를 Google Cloud 프로젝트의 hello-repo 
	저장소와 연결합니다.
	asia-northeast3-docker.pkg.dev 프리픽스는 저장소의 리전 호스트인
	Artifact Registry를 나타냅니다.

docker images
	
	#명령어를 실행하여 빌드가 성공했는지 확인합니다.

Artifact Registry에 Docker 이미지 푸시

GKE 클러스터에서 컨테이너 이미지를 다운로드하고 실행할 수 있도록 컨테이너 이미지를 레지스트리에 업로드해야 합니다. 실습에서는 Artifact Registry에 컨테이너를 저장합니다.

gcloud auth configure-docker asia-northeast3-docker.pkg.dev

	#Artifact Registry에 인증하도록 Docker 명령줄 도구를 구성합니다.

docker push asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1
	
	#방금 빌드한 Docker 이미지를 저장소로 푸시합니다.

GKE 클러스터 만들기

이제 Docker 이미지가 Artifact Registry에 저장되었으므로 GKE 클러스터를 만들어 hello-app을 실행합니다. GKE 클러스터는 GKE를 구동하는 오픈소스 클러스터 조정 시스템인 Kubernetes를 실행하는 Compute Engine VM 인스턴스의 풀로 구성됩니다.

gcloud config set compute/zone asia-northeast3-a

gcloud container clusters create hello-cluster
	
	#hello-cluster라는 클러스터를 만듭니다.

GKE클러스터를 만들고 상태를 확인하는데 몇 분 정도 걸립니다.

kubectl get nodes
	
	#명령어가 완료되면 다음 명령어를 실행하여 클러스터의 3개 노드를 확인합니다.

GKE에 샘플 앱 배포

이제 빌드한 Docker 이미지를 GKE 클러스터에 배포할 준비가 되었습니다.

Kubernetes는 애플리케이션을 하나 이상의 컨테이너를 포함하는 확장 가능한 단위인 포드로 나타냅니다. Pod는 Kubernetes에서 배포 가능한 최소 단위입니다. 일반적으로 Pod를 클러스터 전체에 걸쳐 함께 확장하고 배포할 수 있는 복제본 집합으로 배포합니다. 복제본 세트를 배포하는 한 가지 방법은 Kubernetes 배포를 사용하는 것입니다.

실습에서는 클러스터에서 hello-app이 실행되도록 Kubernetes 배포를 만듭니다. 이 배포에는 복제본(포드)이 있습니다. 배포 포드 하나에는 컨테이너 하나(hello-app Docker 이미지)만 포함됩니다. 또한 CPU 부하를 기준으로 포드 수를 3개부터 1~5개까지 확장하는 HorizontalPodAutoscaler 리소스를 만듭니다.

gcloud container clusters get-credentials hello-cluster --zone asia-northeast3-a
	
	#GKE 클러스터에 연결되어 있는지 확인합니다.

kubectl create deployment hello-app --image=asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1
	
	#'hello-app' Docker 이미지의 Kubernetes 배포를 만듭니다.

kubectl scale deployment hello-app --replicas=3

	# 배포 복제본의 기준 수를 3으로 설정합니다.

kubectl autoscale deployment hello-app --cpu-percent=80 --min=1 --max=5

	#배포에 대한 HorizontalPodAutoscaler 리소스를 만듭니다.

kubectl get pods
	
	# 생성된 포드를 확인합니다.

샘플 앱을 인터넷에 노출

포드에는 개별적으로 할당된 IP 주소가 있지만 클러스터 내에서만 이러한 IP에 연결할 수 있습니다. 또한 GKE 포드는 확장 요구에 따라 시작 또는 중지할 수 있도록 임시 설계되었습니다. 또한 오류로 인해 포드가 다운되면 GKE는 해당 포드를 자동으로 다시 배포하여 매번 새 포드 IP 주소를 할당합니다.

즉, 모든 배포에서 활성 포드 집합에 해당하는 IP 주소 집합은 동적입니다.
1) 포드를 하나의 정적 호스트 이름으로 그룹화하고
2) 클러스터 외부의 포드 그룹을 인터넷에 노출하는 방법이 필요합니다.

Kubernetes 서비스는 이 두 가지 문제를 해결합니다. 서비스 그룹 포드는 클러스터 내의 모든 포드에서 연결할 수 있는 하나의 고정 IP 주소로 그룹화됩니다. 또한 GKE는 고정 IP에 DNS 호스트 이름을 할당합니다. 예를 들면 hello-app.default.svc.cluster.local입니다.

GKE의 기본 서비스 유형을 ClusterIP라고 하며, 여기서 서비스는 클러스터 내부에서만 연결할 수 있는 IP 주소를 가져옵니다. 클러스터 외부에서 Kubernetes 서비스를 노출하려면 LoadBalancer 유형의 서비스를 만듭니다. 이 유형의 서비스는 인터넷을 통해 연결할 수 있는 포드 모음에 외부 부하 분산기 IP를 생성합니다.

이 섹션에서는 LoadBalancer 유형의 서비스를 사용하여 hello-app 배포를 인터넷에 노출합니다.

kubectl expose deployment hello-app --name=hello-app-service --type=LoadBalancer --port 80 --target-port 8080
	
	#kubectl expose 명령어를 사용하여 hello-app 배포를 위한 kubernetes 서비스를 생성합니다.
	 여기에서 --port 플래그는 부하 분산기에 구성된 포트 번호를 지정하고 
	 --target-port 플래그는 hello-app 컨테이너가 리슨하는 포트 번호를 지정합니다.

kubectl get service
	
	#hello-app-service의 서비스 세부정보를 가져옵니다.

external-IP 주소로 접속을 해봅니다.

Hello, World! 메시지가 Hostname 필드와 함께 표시됩니다. Hostname은 브라우저에 HTTP 요청을 제공하는 hello-app 포드 세 개 중 하나에 해당합니다.

샘플 앱의 새 버전 배포

이번 실습에서는 새 Docker 이미지를 빌드하고 GKE 클러스터에 배포하여 hello-app을 새 버전으로 업그레이드합니다.

GKE의 순차적 업데이트 기능을 사용하면 다운타임 없이 배포를 업데이트할 수 있습니다. 순차적 업데이트 중에 GKE 클러스터는 기존 hello-app 포드를 새 버전의 Docker 이미지가 포함된 포드로 점진적으로 대체합니다. 업데이트하는 동안 부하 분산기 서비스가 트래픽을 이용 가능한 포드로만 라우팅합니다.

• main.go 파일 부분을 새 버전 2.0.0으로 수정합니다.
  

docker build -t asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2 .

	#새 'hello-app' Docker 이미지를 빌드하고 태그를 지정합니다.

docker push asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2

	#이미지를 Afrtifact Registry로 내보냅니다.

이제 새 Docker 이미지를 사용하도록 hello-app Kubernetes 배포를 업데이트할 준비가 되었습니다.

kubectl set image deployment/hello-app hello-app=asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2

	#kubectl set image 명령어를 사용해서 이미지 업데이트로 기존 hello-app
	 배포에 순차적으로 업데이트를 적용합니다.

watch kubectl get pods

	#v1 이미지 중지를 실행하는 실행 중인 포드와 v2 이미지 시작을 실행하는 
	 새 포드를 확인합니다.

다시 웹 서버로 접속해보겠습니다.

Version이 2.0.0으로 설정되었습니다.

삭제

kubectl delete service hello-app-service

	#서비스 삭제 : 서비스용으로 생성된 Cloud 부하 분산기를 할당 해제합니다.

gcloud container clusters delete hello-cluster --zone asia-northeast3-a

	#클러스터 삭제 : 컴퓨팅 인스턴스, 디스크, 네트워크 리소스와 같이 클러스터를
	 구성하는 리소스들을 삭제합니다.

gcloud artifacts docker images delete \
    asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1 \
    --delete-tags --quiet
gcloud artifacts docker images delete \
    asia-northeast3-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2 \
    --delete-tags --quiet

	#컨테이너 이미지 삭제 : Artficat Registry에 푸시한 Docker 이미지를 삭제합니다.

참고 : https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/tutorials/hello-app?hl=ko