Kubernetes ReplicaSet 알아보기

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소개.

ReplicaSet 는 쿠버네티스의 대표적인 리소스입니다. 
ReplicaSet 는 정해진 수 만큼의 Pod 의 복제본은 만들고, 그 개체수를 유지시킵니다. 
Pod 는 Container 들을 관리하는 쿠버네티스의 리소스입니다. 
실질적인 워크로드를 수행하는 것이 Container 이고, 
이 Container 를 관리하는 것이 Pod 이기 때문에 Pod 만 있어도 서비스는 구현될 수 있습니다. 
하지만 Pod 만을 관리하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 
Pod 만 존재하는 경우에 발생하는 문제 상황들을 정리해보겠습니다. 

 

1. Scale-in and out

만약 100 개의 서버를 구동시켜야하는 경우는 어떨까요?
Pod Template 을 100개를 만들고, 100개의 Pod Template 을 쿠버네티스 내부에 생성해야합니다. 
각각의 Pod 는 개별적인 리소스이기 때문에 Pod Name 또한 다르게 설정해야하죠. 
그리고 100개의 서버를 모두 내려야한다면, 100번의 수작업을 일일이 진행해야합니다. 
이런 상황에서 ReplicaSet 을 사용하면, replicas 라는 설정값 하나로 손쉽게 Scale-in and out 을 할 수 있고, 
여러 Pod 를 통제할 수 있습니다. 

 

2. Pod 의 장애가 발생한 경우에 새로운 Pod 를 생성하여 Replicas 갯수를 충족시킵니다. 

여러가지 이유로 Pod 가 비정상적으로 종료될 수 있습니다. 
종료된 Pod 를 다시 실행시키기 위해선 관련된 모니터링이 필요하고,
Pod 를 다시 실행시키기 위한 절차가 필요합니다. 
ReplicaSet 은 이러한 과정을 자동적으로 수행합니다. 

즉, ReplicaSet 의 존재 목적은 Pod 의 복제본의 수를 유지시키는데에 있습니다. 
그리고 복제본의 Pod 들을 하나의 그룹으로써 관리합니다. 

ReplicaSet 은 어떻게 동작할까? 

쿠버네티스 Control Plain 내부에 여러 Controller 들이 존재합니다. 
그 중 ReplicaSet Controller 또한 존재하며, 
ReplicaSet Controller 는 ReplicaSet 의 상태를 꾸준히 체크합니다. 
여기서 Desired State 와 Actual State 라는 개념이 필요한데요. 
ReplicaSet Template 에 정의하는 spec 들이 Desired State 가 됩니다. 
Desired State 는 ReplicaSet 이 지향하는 형태 또는 상태를 의미합니다. 
예를 들어, 

< ReplicaSet yaml 예시. >

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: example-replicaset
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:latest

"spec.replicas : 3" 은 Pod 의 갯수를 3개로 유지해야한다.
"spec.selector.matchLabels.app : nginx" 은 ReplicaSet 이 관리하는 Pod 의 Selector 는 app: nginx 입니다.
"spec.template.spec.containers.image: nginx" : Pod 의 Container Image 로 nginx:latest 를 사용해야한다. 
등과 같은 설정입니다. 

만약 Pod 의 갯수가 1개 줄어들면 Actual State 의 replicas 는 2 가 되고, 
ReplicaSet 은 Desired State 인 3 을 달성하기 위해서 1개의 Pod 를 생성하게 됩니다.

이런식으로 ReplicaSet Controller 는 Desired State 와 Actual State 를 비교하여 ReplicaSet 을 관리합니다. 

 

 

ReplicaSet 생성해보기.

< ReplicaSet yaml >

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: example-replicaset
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:latest

 

< nginx_replicaset.yaml 파일 생성하기 >

cat <<EOF> /tmp/nginx_replicaset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: example-replicaset
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:latest
EOF

 

 

아래 명령어를 통해서 ReplicaSet 를 생성합니다.

kubectl create -f /tmp/nginx_replicaset.yaml

 

ReplicaSet 이 성공적으로 생성되면

"replicaset.apps/example-replicaset created" 이 출력됩니다.

 

아래와 같이 3개의 Pod 와 1개의 ReplicaSet 이 생성됨을 확인할 수 있습니다.

kubectl get replicaset
NAME                 DESIRED   CURRENT   READY   AGE
example-replicaset   3         3         3       85s


kubectl get pod 
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
example-replicaset-fhxzd   1/1     Running   0          97s
example-replicaset-snrm4   1/1     Running   0          97s
example-replicaset-tpkqv   1/1     Running   0          97s