쿠버네티스 로컬 실습

Flask로 만든 웹사이트를 쿠버네티스로 띄어보자

 

Flask 내용

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Dockerfile

# Base image
FROM python:3.9-slim

# Set working directory
WORKDIR /app

# Copy requirements and install dependencies
COPY requirements.txt /app/
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# Copy Flask app code
COPY . /app/

# Expose the port
EXPOSE 5001

# Start the Flask app
CMD ["python", "run.py"]

 

deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: flask-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: flask-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: flask-app
    spec:
      containers:
      - name: flask-app
        image: flask-app:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 5001

spec과 template의 labels에 사용되는 app이 일치해야 한다

 

Deployment의 spec 부분에 정의된 selector는 어떤 Pod들을 관리할지 지정하고 이 Pod들은 template에서 정의된다.

Deployment의 spec.selector는 Pod을 찾기 위해 사용되며, Pod의 template.metadata.labels는 해당 Pod이 어떤 서비스에 속할지를 정의하기에 일치 시켜야 한다.

 

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: flask-service
spec:
  selector:
    app: flask-app
  ports:
    - protocol: TCP
      nodePort: 30001    # 클러스터 노드의 포트 (로컬에서 접근 가능한 포트)
      port: 80           # 외부에서 접근할 포트
      targetPort: 5001   # 컨테이너 내부 포트
  type: NodePort

 

1. NodePort
   • 외부에서 접근할 수 있는 포트
   • 외부(로컬, 클라우드)에서 Kubernetes 클러스터의 노드에 접근할 때 사용하는 포트
   • localhost:30001로 접속하면 Kubernetes 노드에서 30001번 포트가 외부와 연결되어 클러스터 내부의 서비스로 요청을 전달
2. port
   • Kubernetes 서비스(클러스터 내)가 외부의 요청을 받을 포트
   • 외부에서 들어오는 요청은 NodePort를 통해 이 서비스의 port로 전달
   • 외부에서 들어온 요청은 서비스의 port: 80으로 전달
3. targetPort
   • 서비스에서 받은 요청을 실제 애플리케이션(Pod)으로 전달하는 포트
   • Pod 내에서 애플리케이션이 실행되는 포트, 서비스가 받은 요청을 이 포트로 전달
   • 서비스는 요청을 Pod 내 5001번 포트로 전달

 

• 서비스는 하나
  • Service는 외부에서 접근하는 단일 진입점 역할을 합니다.
  • 서비스는 내부에서 여러 Pod와 연결될 수 있다. 이 Pod들은 다양한 노드에 분포될 수 있으며, 서비스는 이를 자동으로 처리하여 요청을 적절한 Pod로 전달
• NodePort를 통해 외부 접근
  • 외부에서 NodePort를 통해 접근할 수 있다. 모든 노드에서 동일한 NodePort를 사용하여 접근할 수 있기 때문에, 여러 노드가 있을 때 요청은 어느 노드로 들어가도 동일한 서비스로 전달
• 분배
  • 클러스터 내의 여러 Pod가 서비스와 연결되어 있으며, 요청이 오면 서비스는 이를 자동으로 각 Pod로 분배
  • 이 분배는 Kubernetes의 서비스 로드 밸런싱을 통해 이루어진다.

 

잘 되는 것을 확인 가능

 

롤백

 

1. 처음 배포 상태: replicas가 1로 설정되어 있었고, Deployment에서 1개의 파드가 실행되고 있었다. 

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS      AGE

flask-app-55fdcbcffc-pbcs5   1/1     Running   3 (34m ago)   34m

 

2. replicas를 3으로 늘린 후: kubectl scale 명령어를 사용하여 replicas 값을 3으로 변경 -> 이로 인해 새로운 파드 2개가 생성되었으며, 총 3개의 파드가 실행 중인 상태가 되었다.

• <flask-app-55fdcbcffc-pbcs5 (기존)>

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS      AGE

flask-app-55fdcbcffc-8zfrv   1/1     Running   0             2s

flask-app-55fdcbcffc-9rsm7   1/1     Running   0             2s

flask-app-55fdcbcffc-pbcs5   1/1     Running   3 (34m ago)   34m

 

3. 롤백 (kubectl rollout undo):  롤백을 하면 이전 버전의 배포 상태로 돌아가며 이 과정에서 기존 파드 1개와 새로운 파드 2개가 실행 중인 상태로 되돌아가고 일시적으로 4개의 파드가 실행된다.

중요한 점은 기존 3개의 파드가 여전히 실행되고 있고, 롤백으로 새로 생성된 1개의 파드가 추가되어 총 4개의 파드가 실행된다는 것

• <flask-app-55fdcbcffc-pbcs5 (기존)>
• <flask-app-57644d9cd4-f4sq7 (새로 생성된 롤백 파드)>

NAME                         READY   STATUS              RESTARTS      AGE

flask-app-55fdcbcffc-8zfrv   1/1     Running             0             29s

flask-app-55fdcbcffc-9rsm7   1/1     Running             0             29s

flask-app-55fdcbcffc-pbcs5   1/1     Running             3 (34m ago)   35m

flask-app-57644d9cd4-f4sq7   0/1     ContainerCreating   0             1s

 

 

롤링 업데이트

 

쿠버네티스의 메인 기능인 롤링 업데이트를 실행해보자

 

메인 페이지인 index.html을  "<h1>Welcome to Flask App</h1>" 에서 "<h1>플라스크 테스트!</h1>"로 변경하고 테스트 하겠다.

{% extends 'base.html' %}

{% block title %}Home - Flask App{% endblock %}

{% block content %}
    <h1>플라스크 테스트!</h1>
    <p>Click below to see the categories, products, or users:</p>
    <ul>
        <li><a href="{{ url_for('view_categories.get_categories') }}">View Categories</a></li>
        <li><a href="{{ url_for('view_products.get_products') }}">View Products</a></li>
        <li><a href="{{ url_for('view_users.get_users') }}">View Users</a></li>
    </ul>
{% endblock %}

 

➜  flask git:(main) ✗ docker build -t flask-app:v2 .
➜  flask git:(main) ✗ cd kubernetes 
➜  kubernetes git:(main) ✗ kubectl apply -f deployment.yaml
deployment.apps/flask-app configured
➜  kubernetes git:(main) ✗ kubectl rollout status deployment/flask-app
deployment "flask-app" successfully rolled out

도커의 이미지 태그를 v2로 설정해서 구분한 뒤, deployment.yaml에서 파드를 생성할 때 사용되는 도커 이미지의 버전을 v2로 변경하고 

클러스터에 정의된 배포리소스를 업데이트하는 명령어하면 지정된 컨테이너 이미지와 환경 설정에 맞게 파드가 생성된다.

successfully rolled out으로 롤링 업데이트가 잘 된 것을 확인 가능

조금 더 세세하게 살펴보자

 

➜  kubernetes git:(main) ✗ kubectl describe deployment flask-app
Name:                   flask-app
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Mon, 31 Mar 2025 12:41:38 +0900
Labels:                 <none>
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 7
Selector:               app=flask-app
Replicas:               1 desired | 1 updated | 1 total | 1 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=flask-app
  Containers:
   flask-app:
    Image:         flask-app:v2
    Port:          5001/TCP
    Host Port:     0/TCP
    Environment:   <none>
    Mounts:        <none>
  Volumes:         <none>
  Node-Selectors:  <none>
  Tolerations:     <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  flask-app-57644d9cd4 (0/0 replicas created), flask-app-55fdcbcffc (0/0 replicas created), flask-app-65899dfc96 (0/0 replicas created)
NewReplicaSet:   flask-app-595c9c957c (1/1 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age                  From                   Message
  ----    ------             ----                 ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  42m                  deployment-controller  Scaled down replica set flask-app-55fdcbcffc to 1 from 3
  Normal  ScalingReplicaSet  39m                  deployment-controller  Scaled up replica set flask-app-65899dfc96 to 1 from 0
  Normal  ScalingReplicaSet  39m                  deployment-controller  Scaled down replica set flask-app-55fdcbcffc to 0 from 1
  Normal  ScalingReplicaSet  38m                  deployment-controller  Scaled up replica set flask-app-65899dfc96 to 3 from 1
  Normal  ScalingReplicaSet  38m (x2 over 84m)    deployment-controller  Scaled up replica set flask-app-57644d9cd4 to 1 from 0
  Normal  ScalingReplicaSet  38m                  deployment-controller  Scaled down replica set flask-app-65899dfc96 to 1 from 3
  Normal  ScalingReplicaSet  36m (x3 over 3h54m)  deployment-controller  Scaled down replica set flask-app-57644d9cd4 to 0 from 1
  Normal  ScalingReplicaSet  2m56s                deployment-controller  Scaled up replica set flask-app-595c9c957c to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  2m55s                deployment-controller  Scaled down replica set flask-app-65899dfc96 to 0 from 1

코드를 살펴보면

1. RollingUpdateStrategy: 25% max unavailable, 25% max surge
   • 롤링 업데이트 전략 의미. 최대 25%까지의 unavailable 파드가 있을 수 있고, 최대 25%까지 surge(추가적인 파드)가 있을 수 있음. 파드를 교체하는 동안 최소한의 가용성을 유지하려는 설정
2. ReplicaSets와 Scaling 이벤트
   • OldReplicaSets 섹션에서 이전에 실행된 레플리카셋(flask-app-57644d9cd4, flask-app-55fdcbcffc, flask-app-65899dfc96)이 기록되어 있으며, 새로운 레플리카셋(flask-app-595c9c957c)이 생성되었음을 확인
   • Scaling up/down: Scaled down replica set flask-app-55fdcbcffc to 1 from 3, Scaled up replica set flask-app-65899dfc96 to 1 from 0 등의 이벤트가 반복, 이는 파드가 점진적으로 교체되고 있음을 나타냄
3. NewReplicaSet
   • NewReplicaSet: flask-app-595c9c957c (1/1 replicas created)
   • 현재 롤링 업데이트가 끝난 후 실행 중인 새로운 레플리카셋이 flask-app-595c9c957c로 변경되었음을 나타냄
   • 새로 생성된 파드가 1개(1/1 replicas created)임을 알 수 있다.
4. Conditions
   • Progressing: True, Available: True
   • Progressing: True는 롤링 업데이트가 진행 중이라는 뜻
   • Available: True는 업데이트 후에 최소한 1개의 가용 파드가 실행 중이라는 뜻