BWCE 사전 준비사항

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1. 환경 이해

Cloud Native환경을 위해 Container 엔진 Docker와 해당 Container를 자동 배포하고 관리하기 위한 Kubernetes 가 필요합니다. 본 Blog에서는 CentOS7 기반으로 작업이 진행 되었습니다.

2. Docker 설치

2.1 설치 참조 URL

https://docs.docker.com/engine/install/centos/ 해당 URL에서 CentOS7 이외에 기타 OS플랫폼에서의 Docker 설치 가이드를 참조하실수 있습니다.

2.2 Docker yum REPOSITORY 셋업

$ sudo sudo yum install -y yum-utils
$ sudo sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

2.3 Docker 설치

$ sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

2.3 Docker 데몬 구동

$ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker

2.4 Docker 데몬 확인

$ sudo docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version:           20.10.3
 API version:       1.41
 Go version:        go1.13.15
 Git commit:        48d30b5
 Built:             Fri Jan 29 14:34:14 2021
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          20.10.3
  API version:      1.41 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.13.15
  Git commit:       46229ca
  Built:            Fri Jan 29 14:32:37 2021
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.4.3
  GitCommit:        269548fa27e0089a8b8278fc4fc781d7f65a939b
 runc:
  Version:          1.0.0-rc92
  GitCommit:        ff819c7e9184c13b7c2607fe6c30ae19403a7aff
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

2.5 도커 hub 사용을 위한 계정생성 (옵션)

docker push 명령어로 Docker Image를 생성 후 퍼블릭 Docker Hub에 배포하거나 별도 프라이빗 레지스트리(예: AWS ECR)에 접근 하기 위해서는 docker login 이 필요합니다.

sudo docker login

docker hub (hub.docker.dom) 에 가입 후 퍼블릭 Docker Hub에 로그인이 가능 합니다.

2.6 사용자 유저 Docker Group 에 추가 (옵션)

docker 커맨드는 기본적으로 root 권한을 필요로 합니다. 일반 사용자 유저에서 docker를 사용하기 위해서는 해당 유저를 Docker Group에 추가해 주어야 합니다.

$ sudo groupadd docker
$ sudo usermod -aG docker [non-root user]

일반 유저로 Docker 데몬 확인

일반 유저가 Docker 그룹에 등록된 후, docker 명령어를 실행하기 위해서는 세션 재 접속이 필요합니다.
$ docker version

3. Kubernetes 설치

3.1 Kubernetes 개념

Kubernetes 상세 개념은 https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/ 를 참조 하시기 바랍니다.

Kubernetes는 다음과 같은 기능을 제공해 하며 Container기반의 분산 시스템을 탄력적으로 실행하기 위한 프레임 워크를 제공합니다.

서비스 디스커버리와 로드 밸런싱 Kubernetes는 DNS 이름을 사용하거나 자체 IP 주소를 사용하여 Container를 노출할 수 있다. Container에 대한 트래픽이 많으면, Kubernetes는 네트워크 트래픽을 로드밸런싱하고 배포하여 배포가 안정적으로 이루어질 수 있다.
스토리지 오케스트레이션 Kubernetes를 사용하면 로컬 저장소, 공용 클라우드 공급자 등과 같이 원하는 저장소 시스템을 자동으로 탑재 할 수 있다.
자동화된 롤아웃과 롤백 Container를 사용하여 배포된 Container의 원하는 상태를 서술할 수 있으며 현재 상태를 원하는 상태로 설정한 속도에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어 Kubernetes를 자동화해서 배포용 새 Container를 만들고, 기존 Container를 제거하고, 모든 리소스를 새 Container에 적용할 수 있다.
자동화된 빈 패킹(bin packing) Container화된 작업을 실행하는데 사용할 수 있는 Kubernetes 클러스터 노드를 제공한다. 각 Container가 필요로 하는 CPU와 메모리(RAM)를 Kubernetes에게 지시한다. Kubernetes는 Container를 노드에 맞추어서 리소스를 가장 잘 사용할 수 있도록 해준다.
자동화된 복구(self-healing) Kubernetes는 실패한 Container를 다시 시작하고, Container를 교체하며, ‘사용자 정의 상태 검사'에 응답하지 않는 Container를 죽이고, 서비스 준비가 끝날 때까지 그러한 과정을 클라이언트에 보여주지 않는다.
시크릿과 구성 관리 Kubernetes를 사용하면 암호, OAuth 토큰 및 SSH 키와 같은 중요한 정보를 저장하고 관리 할 수 있다. Container 이미지를 재구성하지 않고 스택 구성에 시크릿을 노출하지 않고도 시크릿 및 애플리케이션 구성을 배포 및 업데이트 할 수 있다.

[Kubernetes 컴포넌트 구성도]

3.2 kubectl 설치 (Kubernetes client CLI 툴)

kubectl 은 Kubernetes 클러스터와 통신하는 커맨드라인 인터페이스 유틸입니다. 따라서 해당 툴은 Kubernetes 서버 환경 이외에 외부에서 접근 하는 client 노드에도 설치가 필요합니다.

$ curl -LO "https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
$ chmod +x ./kubectl
$ sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
  

kubectl 상세 설치 가이드는 https://kubernetes.io/ko/docs/tasks/tools/install-kubectl/ 를 참조하시기 바랍니다.

3.3 MiniKube 설치 (Single Node 개발 테스트용)

MiniKube는 Single Node에서 Kubernetes의 기능들을 테스트 해보기 위한 올인원 설치 파일입니다.

3.3.1 MiniKube RPM 설치

$ curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-latest.x86_64.rpm
$ sudo rpm -ivh minikube-latest.x86_64.rpm
  

상세 설치 가이드는 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/ 를 참조하시기 바랍니다.

3.3.2 MiniKube Start

$ minikube start

3.3.3 MiniKube 설치 검증

$ kubectl get po -A
NAMESPACE     NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-74ff55c5b-7nhl5            1/1     Running   0          10m
kube-system   etcd-minikube                      1/1     Running   0          10m
kube-system   kube-apiserver-minikube            1/1     Running   0          10m
kube-system   kube-controller-manager-minikube   1/1     Running   0          10m
kube-system   kube-proxy-m7c57                   1/1     Running   0          10m
kube-system   kube-scheduler-minikube            1/1     Running   0          10m
kube-system   storage-provisioner                1/1     Running   0          10m
  

3.3.3 MiniKube 대쉬보드

$ minikube dashboard
🤔  Verifying dashboard health ...
🚀  Launching proxy ...
🤔  Verifying proxy health ...
🎉  Opening http://127.0.0.1:40214/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/ in your default browser...
👉  http://127.0.0.1:40214/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/
  

브라우저로 대쉬보드 접속 http://127.0.0.1:40214/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/ minikube dashboard

해당 대쉬보드의 port는 proxy port 이며, minikube dashboard로 proxy 연결시 마다 port가 변경됩니다. 만약 브라우저가 minikube가 설치되어 있는 Node가 아닌 외부에서 접속시에는 해당 노드에 포트 포워딩(ssh 터널링) 접속 후 브라우저 접속을 하면 됩니다. 포트 포워딩 접속 예 : -L localport:127.0.0.1:targetport
ssh -i ~/key.pem centos@15.165.49.47 -L 40214:127.0.0.1:40214
putty를 이용한 윈도우에서 포트 포워딩(ssh 터널링) 방법

3.4 Kubernetes Cluster 설치 (메뉴얼 Cluster 구성)

3.4.1 Kubernetes 구성도

Kubernetes 구성도 최대한 운영 환경과 유사한 Kubernetes Cluster 구성을 위해 총 3개의 VM 환경하에 Cluster를 구성하도록 합니다. 1 VM : Master Node kube-apiserver를 통해 Cluster 전체를 컨트롤 하는 시스템 2 VM : Worker Noder API 서버의 요청을 kubelet을 통해 수행하고 실제 워크 로드를 생성하여 서비스 하는 시스템

3.4.2 Cluster 구성 공통사항 (Master, Worker Node)

3.4.2.1 Docker 설치

Docker 설치 바로가기

3.4.2.2 Memory Swap 비활성

$ sudo swapoff -a
  

3.4.2.3 kubernetes 설치

Kubernetes YUM repository 등록

$ cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF
  

SELinux 모드 변경

$ sudo setenforce 0
$ sudo sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config
  

Kubernetes 설치
```
$ sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
$ sudo systemctl enable --now kubelet
$ sudo systemctl start kubelet
```
kubeadm : kubernetes 클러스터를 구축하기 위해 사용하는 툴입니다. kubelet : 클러스터의 모든 머신에서 실행되며 Pod 및 컨테이너 시작 등의 작업을 수행하는 구성 요소입니다. kubectl : 클러스터와 통신하는 커맨드라인 인터페이스 유틸입니다. 다른 OS 및 상세 설치 문서는 https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/ 를 참조하시기 바랍니다.

3.4.3 Cluster 구성 - Master Node

control-plane 초기화
```
$ sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
결과 확인
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 172.31.54.195:6443 --token 75zx8f.y2lxd7mgtsr3vv69 \
 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:ee36574cb63e7577abe18abe816f05d26887009cee5109943a8dc761b2f9567c
```
pod-network-cidr pod가 생성될 Network CIDR을 지정합니다. 내부 IP대역과 충돌시 변경 필요합니다.

가장 마지막의 kubeadm join 172.31.54.195:6443 –token 75zx8f.y2lxd7mgtsr3vv69
–discovery-token-ca-cert-hash sha256:ee36574cb63e7577abe18abe816f05d26887009cee5109943a8dc761b2f9567c 명령 및 토큰은 Worker Node에서 필요하기 때문에 복사해 놓습니다.
kubectl 사용을 위한 디폴트 kube config 파일 설정
```
$ mkdir -p $HOME/.kube
$ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
```
해당 작업은 kubectl 을 사용할 모든 Client (개인 작업 PC)에 config 파일 복사가 필요합니다.
CNI(Container Network Interface) 설정
```
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
```
CNI는 ClusterDNS(CoreDNS)를 통해 배포된 Pod 끼리 통신할 수 있도록 합니다.

3.4.4 Cluster 구성 - Worker Node

Cluster 조인

kubeadm join 172.31.54.195:6443 --token 75zx8f.y2lxd7mgtsr3vv69 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:ee36574cb63e7577abe18abe816f05d26887009cee5109943a8dc761b2f9567c
  

앞서 Master Node 에서 kubeadm init명령어의 결과물을 복사합니다.

3.4.5 Cluster 구성 검증

Node 구성 정보 확인

$ kubectl get nodes
NAME                                               STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
ip-172-31-48-90.ap-northeast-2.compute.internal    Ready    <none>                 34d   v1.20.2
ip-172-31-56-200.ap-northeast-2.compute.internal   Ready    <none>                 34d   v1.20.2
ip-172-31-62-29.ap-northeast-2.compute.internal    Ready    control-plane,master   34d   v1.20.2
  

System Pods 정보 확인

$ kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                                                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-74ff55c5b-82kkr                                                    1/1     Running   0          19h
kube-system   coredns-74ff55c5b-qzqxg                                                    1/1     Running   0          19h
kube-system   etcd-ip-172-31-54-195.ap-northeast-2.compute.internal                      1/1     Running   0          19h
kube-system   kube-apiserver-ip-172-31-54-195.ap-northeast-2.compute.internal            1/1     Running   0          19h
kube-system   kube-controller-manager-ip-172-31-54-195.ap-northeast-2.compute.internal   1/1     Running   0          19h
kube-system   kube-flannel-ds-w8snt                                                      1/1     Running   0          6m12s
kube-system   kube-proxy-q86l7                                                           1/1     Running   0          19h
kube-system   kube-scheduler-ip-172-31-54-195.ap-northeast-2.compute.internal            1/1     Running   0          19h
  

3.4.6 Kubernetes Dashboard 설정 (옵션)

Dashboard 설치
```
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.1.0/aio/deploy/recommended.yaml
```
상세 설치 가이드는 https://github.com/kubernetes/dashboard/blob/master/README.md#getting-started 를 참조하시기 바랍니다.
Dashboard 접속할 Client에서 Dashboard Proxy 연결
```
$ kubectl proxy
Starting to serve on 127.0.0.1:8001
```
MiniKube의 Dashboard와 마찬가지로 Client가 아닌 서버단에서 proxy 생성 후 Client에서 포트 포워딩(ssh 터널링)으로 접근할 수도 있습니다.
http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/#/login URL로 부라우저 접속
Dashboard 접속 토큰 생성

serviceaccount 생성

$ cat <<EOF | kubectl create -f -
 apiVersion: v1
 kind: ServiceAccount
 metadata:
   name: admin-user
   namespace: kube-system
EOF

serviceaccount/admin-user created
  

ClusterRoleBinding을 생성

$ cat <<EOF | kubectl create -f -
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 kind: ClusterRoleBinding
 metadata:
   name: admin-user
 roleRef:
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
   kind: ClusterRole
   name: cluster-admin
 subjects:
 - kind: ServiceAccount
   name: admin-user
   namespace: kube-system
EOF

clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/admin-user created
  

사용자 계정의 토큰 보기

kubectl -n kube-system describe secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep admin-user | awk '{print $1}') 

Name:         admin-user-token-p9ldd
Namespace:    kube-system
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name=admin-user
              kubernetes.io/service-account.uid=041cb7ec-946a-49b6-8900-6dc90fc08464

Type:  kubernetes.io/service-account-token
 
Data
ca.crt:     1025 bytes
namespace:  11 bytes
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IiJ9.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyLXRva2VuLXA5bGRkIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQubmFtZSI6ImFkbWluLXVzZXIiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC51aWQiOiIwNDFjYjdlYy05NDZhLTQ5YjYtODkwMC02ZGM5MGZjMDg0NjQiLCJzdWIiOiJzeXN0ZW06c2VydmljZWFjY291bnQ6a3ViZS1zeXN0ZW06YWRtaW4tdXNlciJ9.TJtTZh5c-DpbmGwEF5QJ3yS9lADpqRCLJRnsr-t0xLOGPY4u3gNGXq8F4C4vL__PpfY-u5xmFTv-H3Oe6jTmjBnduR_bFNP1BqWGl3T1si-FC08a_aNqKbmjUKJ_4SWsSe_DjgUZTawr04C5dtNcBd0o0clQG_nkQFk7Gko2tiFhF0PwdtgSOh29JjlhAj_vzpd-vUNxMUJ0Y1ulPEfSCAA0pmIjBYpl_oBVMOd8Xkszz3FYC9ij9WevttnFMjxsEL5x6hGQw62OYQkx_YsE-P7db3cG0ieHECScHFp_Z0rg_lXBnDYFtj6hyPlpS7EvcVSRRUBhasPr3GlqHoIycg
  

마지막에 출력된 token 값을 복사하여 로그인 하시면 됩니다. 출처 : https://waspro.tistory.com/516

3.4.7 Trouble shooting

3.4.7.1 AWS EC2 상에서 kubectl 접속 시 vip 접근 문제

AWS EC2에서 kubernetes Cluster 생성시 apiserver 가 vip로 생성되어 외부에 config 파일을 복사하더라도 접속이 안되는 문제가 있습니다.

외부에서 접근 허용할 hostname 등록 --apiserver-cert-extra-sans

kubeadm init phase certs apiserver --apiserver-cert-extra-sans ip-172-31-62-29.ap-northeast-2.compute.internal
  

참조 출처 https://blog.dudaji.com/kubernetes/2020/04/08/add-ip-to-kube-api-cert.html

3.4.7.2 AWS EC2 상에서 CNI(Container Network Interface) 설정

EC2 인스턴스의 source/destination checks 체크 해제

instance -> action -> network ->Change source/destination checks

Source/destination checking -> stop 체크

상세 내용은 https://docs.aws.amazon.com/vpc/latest/userguide/VPC_NAT_Instance.html#EIP_Disable_SrcDestCheck 참조 바랍니다.

Cluster 구성 노드간의 Security Group에 Custom Protocol 추가

All traffic, All TCP, All UDP 가 아닌 IP in IP Protocol 명시적 추가 필요 custom protocol

3.5 Kubernetes Cloud 서비스 사용

각 Cloud 벤더에서는 Kubernetes Cluster를 메뉴얼하게 설정하지 않고 바로 사용할수 있는 Kubernetes PaaS 서비스를 제공하고 있습니다.

Google Kubernetes Engine : https://cloud.google.com/kubernetes-engine?hl=ko
AWS EKS : https://aws.amazon.com/ko/eks/?whats-new-cards.sort-by=item.additionalFields.postDateTime&whats-new-cards.sort-order=desc&eks-blogs.sort-by=item.additionalFields.createdDate&eks-blogs.sort-order=desc
Azure Kubernetes Service : https://azure.microsoft.com/ko-kr/services/kubernetes-service/
Oracle OKE : https://www.oracle.com/kr/cloud-native/container-engine-kubernetes/