[Kubernetes] Replication Controller, ReplicaSet - Template, Replicas, Selector

Kubernetes

 

 

이번 포스팅에서는 컨트롤러에 대해 알아볼 것이다.

 

Kubernetes의 컨트롤러는 여러 기능을 통해 서비스를 관리하고 운영하는데 큰 도움을 준다.

 

 

Auto Healing

노드 위에 Pod가 있는데 해당 Pod가 갑자기 다운되던가 아니면 해당 Pod가 스케줄링 되어있는 노드가 다운되면
해당 Pod에서 돌아가던 서비스에 장애가 온 것이다.
이때, Controller는 이걸 즉각적으로 인지하고 Pod를 다른 노드에 새로 만들어준다.
이걸 Auto Healing 기능이라고 한다.

 

Auto Scaling

Pod의 리소스가 리미트 상태가 됐을 때 Controller는 이 상태를 파악하고 Pod를 하나 더 만들어준다.
즉, 부하가 분산되며 Pod가 죽지 않도록 해줘서 해당 서비스가 성능에 대한 장애 없이 안정적으로 운영된다.

 

Software Update

여러 Pod에 대한 버전을 업그레이드 해야 될 경우 Controller를 통해 한번에 쉽게 할 수 있다.
또한, 업그레이드 도중에 문제가 생기면 롤백을 할 수 있는 기능도 제공한다.

 

Job

일시적인 작업을 해야 될 경우 Controller가 필요한 순간에만 Pod를 만들어서 해당 작업을 이행하고 삭제한다.
이렇게 되면 그 순간에만 자원이 사용되며 작업 후 다시 반환 되기에 효율적인 자원 활용이 가능해진다.

 

 

Kubernetes의 여러 오브젝트들이 위의 컨트롤러의 역할을 지원을 해준다.

 

 

Replication Controller, ReplicaSet

설명하기에 앞서 Replication Controller는 현재 Deprecated된 오브젝트이다.

따라서, 이걸 대체로 사용하는게 ReplicaSet이다.

 

 

Template과 Replicas의 기능은 Replication Controller와 ReplicaSet 오브젝트의 공통된 기능이다.

그리고 Selector에 관해서는 Replication Controller에는 없고 ReplicaSet에만 좀 더 확장된 기능이다.

 

Replication Controller를 아직 사용중이라면 그걸 ReplicaSet으로 업데이트 하는 것은 실습 때 좀 더 알아보도록 하자.

 

 

Template 기능

Template기능을 설명하기에 앞서 Controller와 Pod는 서비스와 Pod처럼 라벨과 셀렉터로 연결이 된다.

그래서, 위의 그림처럼 라벨이 붙어있는 Pod가 있고 여기에 셀렉터가 매핑되는 Controller를 만들면 연결이 된다.

 

그리고 Controller를 만들 때 Template으로 Pod의 내용을 넣게 되면 Controller는 파드가 죽으면 재생성 한다고 언급했다.

그래서, Pod - type: web가 다운되면 Controller 안에 있는 Template으로 Pod를 새로 만들어준다.

 

이때, 이러한 특성을 사용해서 앱에 대한 업그레이드가 가능하다.

 

1. Template에 v2에 관한 Pod를 업데이트를 한 뒤 기존에 연결되어 있는 Pod를 다운시킨다.
2. Controller는 해당 Template을 가지고 Pod를 재생성하기에 새로 업그레이드된 Pod가 만들어지며
   버전 업그레이드를 수동으로 할 수 있게 된다.

 

YAML 내용과 함께 살펴보자.

 

Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-1
  labels:
    type: web
spec:
  contianers:
  - name: container
  	image:
      tmkube/app:v1

 

우선, Pod에 라벨이 달려져 있다.

 

 

Replication Controller

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: replication-1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    type: web
  template:
    metadata:
      name: pod-1
      labels:
        type: web
    spec:
      containers:
      - name: contianer
      	image: tmkube/app:v2

 

그리고 Replication Controller를 만들 때 위처럼 셀렉터로 연결을 하면 연결이 된다.

이대 Template으로 Pod의 내용이 들어가는데 여기도 마찬가지로, 라벨을 지정을 해줘야

새로 만들어졌을 때 Controller와 연결이 된다.

 

 

Replicas 기능

Replicas는 기능 자체는 간단하다.

Replicas만큼 Pod의 개수가 관리가 된다.

 

만약, Replicas를 1로 지정하면 Pod 삭제시 하나의 Pod만 재생성을 해준다.

그런데 만약, 해당 값을 3으로 늘리게 되면 그 수만큼 Pod가 늘어나면서 Scale Out이 된다.

 

마찬가지로, Pod들을 모두 삭제하면 Controller는 레플리카 개수만큼

3개의 Pod를 다시 만들어준다.

 

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: replication-1
spec:
  replicas: 1 -> 3
  selector:
    type: web
  template:
    metadata:
      name: pod-1
      labels:
        type: web
    spec:
      containers:
      - name: contianer
      	image: tmkube/app:v2

 

YAML 내용을 보면 replicas의 개수를 늘려주면 Scale-Out이 되는거고 반대로 수치를 내리면 Scale-In이 되는 것이다.

 

 

위에서 설명한 Template 기능과 Replicas 기능을 사용하면

Pod와 Controller를 따로 만들지 않고 한번에 만드는 것이 가능하다.

 

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: replication-1
spec:
  replicas: 2
  selector:
    type: web
  template:
    metadata:
      name: pod-1
      labels:
        type: web
    spec:
      containers:
      - name: contianer
      	image: tmkube/app:v2

 

이유는 당연하게도 해당 Controller는 Replicas가 2라고 되어있는데 현재 연결되어 있는 Pod가 없으므로

Template에 있는 Pod의 내용을 가지고 2개의 Pod를 자동으로 생성하기 때문이다.

 

Selector 기능

다음으로는 Selector 기능에 관한 설명이다.

 

Selector는 ReplicaSet에만 있는 기능이다.

 

먼저 Replication Controller의 셀렉터는 키와 라벨이 같은 Pod들과 연결을 해준다.

만약, 키와 밸류 중에 하나라도 다르면 연결을 하지 않는다.

 

반면 ReplicaSet에는 셀렉터에 두 가지 추가적인 속성이 존재한다.

 

 

 

하나는 matchLabels라고 해서 Replication Controller와 같이 키와 벨류가 모두 같아야 연결을 해주는 기능이 있다.

다른 하나는 matchExpressions라는 속성이다. 이건 키와 밸류를 좀 더 디테일 하게 컨트롤하는 것이 가능하다.

 

예를 들어 key: ver이라고 넣고 operator: Exists라고 넣게 되면 벨류는 다르지만,

해당 라벨의 키가 ver인 모든 Pod를 선택하게 된다.

 

 

YAML 내용을 살펴보자.

apiVersion: v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: replica-1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      type: web
    matchExpressions:
    - {key: ver, operator: Exists}
  template:
    metadata:
      name: pod-1
...

 

selector에 바로 키-벨류가 들어가지 않고 matchLabels와 matchExpressions가 들어간다.

matchLabels에는 키-벨류가 들어가 있고 matchExpressions에는 상세한 설정이 들어간다.

 

 

그리고 operator에는 Exists말고 몇 가지 더 옵션이 더 존재한다.

 

 

• Exists
  • 내가 키를 정하고 그에 맞는 키의 값을 가지고 있는 파드들을 연결한다.
• DoesNotExist
  • 키를 똑같이 A라고 설정을 했을 때 키 값이 A가 아닌 다른 Pod들만 선택하는 옵션이다.
• In
  • In이라는 operator는 키와 벨류를 지정할 수 있다. 키를 A라고 설정하고 벨류를 2, 3이라고 설정하면
    이 키가 A인 Pod들 중에 벨류가 2, 3인 Pod만 선택한다.
• NotIn
  • NotIn은 말 그대로 In의 반대로 키 A에 벨류값이 2, 3이 아닌 Pod가 선택된다.

 

이렇게 ReplicaSet은 다양한 방식으로 Pod를 선택할 수 있는 옵션을 제공해준다.

 

방금 설명한 이 mathExpressions는 앞으로도 다른 오브젝트들에서 많이 사용하게 될 것이므로,

잘 알아두는 것이 좋다고 한다.