도커 교과서 12장 컨테이너 오케스트레이션: 도커 스웜과 쿠버네티스

12장 컨테이너 오케스트레이션: 도커 스웜과 쿠버네티스

• 운영환경에서 애플리케이션은 컨테이너에서 실행되지만, 여러 대의 도커 호스트와 컨테이너를 관리해주는 관리 레이어가 한 층 추가된다.
• 이런 관리 레이어를 오케스트레이션이라고 하며, 주요 오케스트레이션 도구로 도커 스웜과 쿠버네티스가 있다.

12.1 컨테이너 오케스트레이션 도구란?

• 오케스트레이션 도구란 클러스터를 구성하는 여러 대의호스트 컴퓨터를 의미한다.
• 여러 대의 호스트에 도커를 설치해 클러스터를 만들고, 이를 오케스트레이션 플랫폼에 등록하여 사용한다.
• 오케스트레이션 도구는 컨테이너를 관리하고, 서비스를 위한 작업을 분배하며, 트래픽을 분산하고, 컨테이너 상태를 관리한다.
• 오케스트레이션 도구가 각 서버, 네트워크, 스토리지 장치의 세부 사항을 가려준다.
• 오케스트레이션 계층이 컨테이너까지 이어지는 트래픽 라우팅을 담당해서 클러스터가 마치 하나의 대상인 것처럼 명령행 도구와 API를 통해 명령을 보내고 쿼리를 요청해 사용할 수 있다.

12.2 도커 스웜으로 클러스터 만들기

$ docker swarm init

Swarm initialized: current node (nnhjjc81yf5s7oegxl90ks9a3) is now a manager.

To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join --token [TOKEN] [IP]:[PORT]

To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.

• 도커 엔진 스웜 모드로 전환.
• 클러스터에 속한 컴퓨터는 매니저와 워커 두 가지 역할을 맡는다.
• 스웜에 추가된 컴퓨터를 노드라고 부르며, 매니저로부터 참가토큰을 발급받아 참여할 수 있다.
• 단, 같은 네트워크 상에 존재해야 한다.
• 매니저
  • 클러스터를 관리하는 작업을 수행.
  • 클러스터 데이터베이스
  • 사용자가 YAML 파일을 전달하기 위해 사용하는 API
  • 컨테이너 모니터링과 스케줄링
• 워커
  • 컨테이너를 실행하고 그 상태를 주기적으로 매니저에 보고는 역할.

# 워커 노드로 스웜에 참여하기 위한 명령을 화면에 출력
$ docker swarm join-token worker
To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join --token [TOKEN] [IP]:[PORT]

# 매니저 노드로 스웜에 참여하기 위한 명령을 화면에 출력
$ docker swarm join-token manager
To add a manager to this swarm, run the following command:

		 docker swarm join --token [TOKEN] [IP]:[PORT]

# 스웜에 참여 중인 노드의 목록을 출력

$ docker node ls
ID                            HOSTNAME                     STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
nnhjjc81yf5s7oegxl90ks9a3 *   ubuntu-linux-22-04-desktop   Ready     Active         Leader           27.3.1

12.3 도커 스웜 서비스로 애플리케이션 실행하기

• 도커 스원 서비스(Docker Swarm Service) 는 기본적인 배포 단위로, 도커 이미지, 컨테이너 수, 설정 등을 정의한 것이다.
• docker service create 명령어를 사용하여 생성하며, --replicas 옵션을 사용해 컨테이너 수를 지정할 수 있다.

$ docker service create --name timecheck --replicas 1 diamol/ch12-timecheck:1.0

lgx4shrj1zim0imurp0r09nwf
overall progress: 1 out of 1 tasks 
1/1: running   [==================================================>] 
verify: Service lgx4shrj1zim0imurp0r09nwf converged 

$ docker service ls

ID             NAME        MODE         REPLICAS   IMAGE                       PORTS
lgx4shrj1zim   timecheck   replicated   1/1        diamol/ch12-timecheck:1.0   

• 레플리카는 평범한 도커 컨테이너이므로 docker container 명령어를 사용할 수 있다.

$ docker service ps timecheck

ID             NAME          IMAGE                       NODE                         DESIRED STATE   CURRENT STATE            ERROR     PORTS
yw3c6yz9yd86   timecheck.1   diamol/ch12-timecheck:1.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 38 seconds ago    

$ docker ps

CONTAINER ID   IMAGE                       COMMAND                  CREATED          STATUS                  PORTS                                               NAMES
9d313ba78c7a   diamol/ch12-timecheck:1.0   "dotnet TimeCheck.dll"   52 seconds ago   Up 52 seconds                                                               timecheck.1.yw3c6yz9yd860i5ie1dg6hwva

• 레플리카를 정의한 수에 맞지 않게 삭제하거나 다운되었을 경우, 도커 스웜이 컨테이너가 부족하다고 판단하고 대체 컨테이너를 실행한다.

$ docker rm -f $(docker ps --last 1 -q)

9d313ba78c7a

# 도커 스웜 컨테이너 복구
$ docker service ps timecheck

ID             NAME              IMAGE                       NODE                         DESIRED STATE   CURRENT STATE            ERROR                         PORTS
vfjcsz1jrve8   timecheck.1       diamol/ch12-timecheck:1.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 31 seconds ago                                 
yw3c6yz9yd86    \\_ timecheck.1   diamol/ch12-timecheck:1.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Failed 36 seconds ago    "task: non-zero exit (137)"   

• 도커 스웜에서는 service 명령어를 사용해 컨테이너 로그나 정보를 출력할 수 있다.
• 도커 컴포즈는 어플리케이션의 정의가 컴포즈 파일에만 있지만, 도커 스웜은 클러스터에 저장된다.

$ docker service logs --since 10s timecheck

timecheck.1.vfjcsz1jrve8@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 1.0; time check: 08:07.46
timecheck.1.vfjcsz1jrve8@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 1.0; time check: 08:07.51

$ docker service inspect timecheck -f '{{.Spec.TaskTemplate.ContainerSpec.Image}}'

diamol/ch12-timecheck:1.0@sha256:9d3010a572344c988da8e28444ed345c63662a5c211886e670a8ef3c84689b4e

$ docker service update --image diamol/ch12-timecheck:2.0 timecheck

timecheck
overall progress: 1 out of 1 tasks 
1/1: running   [==================================================>] 
verify: Service timecheck converged 

$ docker service logs --since 20s timecheck
timecheck.1.hz4z8aq1wnmm@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 2.0; time check: 08:11.52
timecheck.1.hz4z8aq1wnmm@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 2.0; time check: 08:11.57
timecheck.1.hz4z8aq1wnmm@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 2.0; time check: 08:12.02
timecheck.1.hz4z8aq1wnmm@ubuntu-linux-22-04-desktop    | App version: 2.0; time check: 08:12.07

• 도커 스웜에서는 docker service 명령어를 사용한다.
• 도커 스웜으 애플리케이션 정의를 저장할 공간을 갖지 않는다.
• 서비스 정의를 변경하면 스웜이 레플리카를 하나씩 새로운 것으로 교체하며 변경 사항을 적용한다.
• 모든 컨테이너 오케스트레이션 도구는 애플리케이션을 업데이트할 때 애플리케이션을 중단하지 않고, 점진적으로 컨테이너를 교체해 나가는 롤링 업데이트 방식을 사용하여 무중단 배포를 한다.

$ doker service update --rollback timecheck

timecheck
rollback: manually requested rollback 
overall progress: rolling back update: 1 out of 1 tasks 
1/1: running   [==================================================>] 
verify: Service timecheck converged 

$ docker service ps timecheck

ID             NAME              IMAGE                       NODE                         DESIRED STATE   CURRENT STATE             ERROR                              PORTS
qjsj6vwd3dez   timecheck.1       diamol/ch12-timecheck:2.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 34 seconds ago                                       
j0pzra45jeab    \\_ timecheck.1   diamol/ch12-timechekc:2.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Shutdown 35 seconds ago                                      
ej81oztsjydt    \\_ timecheck.1   diamol/ch12-timechekc:2.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Rejected 38 seconds ago   "No such image: diamol/ch12-ti…"   
nywdza251boo    \\_ timecheck.1   diamol/ch12-timechekc:2.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Rejected 43 seconds ago   "No such image: diamol/ch12-ti…"   
j086w1d94kxg    \\_ timecheck.1   diamol/ch12-timechekc:2.0   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Rejected 47 seconds ago   "No such image: diamol/ch12-ti…"   

• 도커 스웜의 데이터베이스 이전 버전의 서비스 정의가 있으므로, 명령 한번으로 이전 버전으로 롤백이 가능하다.

12.4 클러스터 환경에서 네트워크 트래픽 관리하기

• 컴포넌트들은 TCP/IP 방식으로 통신한다.
• 스웜 모드에서는 오버레이 네트워크를 사용한다.
• 오버레이 네트워크(Overlay Network) 는 클러스터에 속한 모든 노드를 연결하는 가상 네트워크이다.
• 오버레이 네트워크는 스웜을 구성하는 모든 노드를 연결한단.
• 같은 네트워크에 연결된 서비스에 속한 컨테이너끼리만 서로 통신할 수 있다.
• 즉, 호스트가 달라도 오버레이 네트워크로 같은 네트워크에 속해있는 컨테이너끼리 통신이 가능하다.

$ docker service rm timecheck

$ docker network create --driver overlay iotd-net

$ docker service create -d

$ docker network create --drive --replicas 3 --network iotd-net --name iotd diamol/ch09-image-of-the-day

$ docker service create --detach --replicas 2 --network iotd-net --name accesslog idamol/ch09-access-log

• 도커 스웜은 서비스 접근에 대한 신뢰성을 높이고 부하를 분산시키기 위해 VIP 네트워크를 사용한다.

$ docker network create --driver overlay iotd-net

$ docker service create --detach --replicas 3 --network iotd-net --name iotd diamol/ch09-image-of-the-day

$ docker service create --detach --replicas 2 --network iotd-net --name accesslog diamol/ch09-access-log

$ docker service ls

• 도커 스웜에서는 노드 속 컨테이너로 트래픽을 라우팅하기 위해 인그레스 네트워킹을 사용한다.
• 서비스의 포트를 공개하면 인그레스 네트워크가 기본적으로 적용된다.
• 해당 서비스의 경우 두 개의 레플리카로 구성되지만, 하나의 포트 8081을 주시 중이다.
• 내부적으로는 인그레스 네트워크가 해당 포트를 주시하며, 이 포트로 인입되는 트래픽을 레플리카로 전달해준다.

$ docker service create -d --name image-gallery --network iotd-net --publish 8010:80 --replicas 2 diamol/ch09-image-gallery

12.5 도커 스웜과 쿠버네티스 중 무엇을 사용할까?

• 도커 스웜은 상대적으로 기능이 간단한 컨테이너 오케스트레이션 도구로 설계되었다.
• 네트워크와 서비스의 개념을 도커 컴포즈에서 차용해, 오케스트레이션 도구로서 도커 엔진에 적용했다.
• 쿠버네티스는 주요 크라우드 서비스에서 매니지드 서비스 형태로 제공된다.
• Azure, AWS, GCP 등 클라우드 서비스에서 편리하게 여러 대의 노드를 갖춘 쿠버네티스 클러스터를 생성할 수 있다.