도커 교과서 13장 도커 스웜 스택으로 분산 애플리케이션 배포하기

13장 도커 스웜 스택으로 분산 애플리케이션 배포하기

• 12장에서는 CLI 를 사용하여 매니저 노드에 직접 접속하여 도커 스웜을 조작하였다.
• 그러나, 실무에서는 YAML 파일을 작성하여 매니저 노드에게 전달하고, 해당 실행은 오케스트레이션 도구에게 맡긴다.

13.1 도커 컴포즈를 사용한 운영 환경

• 스웜 모드에서는 애플리케이션을 배포할 때 스택을 만든다.
• 이를 도커 스택이라고 부른다.
• 도커 스택은 서비스, 네트워크, 볼륨 등 여러개의 도커 리소스를 묶어 만든 리소스를 말한다.
• 도커 스웜도 도커 컴포즈를 통해 애플리케이션을 배포할 수 있다.

version: "3.7"

services:
  todo-web:
    image: diamol/ch06-todo-list
    ports:
      - 8080:80

$ docker stack deploy -c v1.yml todo

Creating network todo_default
Creating service todo_todo-web

$ docker stack ls

NAME      SERVICES
todo      1

$ docker service ls

ID             NAME            MODE         REPLICAS   IMAGE                          PORTS
lgx4shrj1zim   timecheck       replicated   1/1        diamol/ch12-timecheck:2.0      
nkivluuthhbt   todo_todo-web   replicated   1/1        diamol/ch06-todo-list:latest   *:8080->80/tcp

• 별도의 추가 설정 없이 컴포즈 파일만으로 스웜에 애플리케이션을 배포할 수 있다.
• 스웜에 노드가 두 개 이상이라면 고가용성을 확보할 수 있다.

$ docker network ls 

NETWORK ID     NAME                   DRIVER    SCOPE
kjbzig78v53j   todo_default           overlay   swarm

$ doker network inspect todo_default

...
        "Containers": {
            "6c9a69029d95785de16796d6ca6246f1db54f13a89d6a589dcc5e62cb6b15465": {
                "Name": "todo_todo-web.1.69aowjhftvrsnx5vt1w9m9yvx",
                "EndpointID": "f2b19805a184b854e0d2ef7ab9899fc21639f8c5de98b8bf00de806bd024bfb2",
                "MacAddress": "02:42:0a:00:01:03",
                "IPv4Address": "10.0.1.3/24",
                "IPv6Address": ""
            },
            "lb-todo_default": {
                "Name": "todo_default-endpoint",
                "EndpointID": "687226b6eaba16bbf30bf52987bbc48c0ae126afc87b6816bb30309d4878b61f",
                "MacAddress": "02:42:0a:00:01:04",
                "IPv4Address": "10.0.1.4/24",
                "IPv6Address": ""
            }
        },
...

• lb-todo_default 는 도커 스웜에 내장된 Load Balancer 이다.
• 도커 스웜에서 서비스를 배포할 때, 서비스에 필요한 네트워크와 로드 밸런서가 자동으로 생성된다.
• 이것은 도커의 라우팅 메쉬(Routing Mesh) 기능의 일부로, 각 서비스에 대한 요청을 받아 적절한 노드로 라우팅하는 역할을 한다.
• 이를 통해 클라이언트는 어느 노드에 연결하든 동일한 서비스에 엑세슬 할 수 있다.

services:
	todo-web:
		image: diamol/ch06-todo-list
		ports:
			- 8080:80
		deploy:
			replicas: 2
			resources:
				limits:
					cpus: "0.50"
					memory: 10M

• 한 레플리카가 CPU 코어의 경우 한 개의 50%, 메모리의 경우 100MB 까지 점유할 수 있도록 설정.
• 도커 컨테이너는 상한치를 지정하지 않으면 호스트 컴퓨터의 CPU와 메모리를 무제한으로 사용할 수 있다.
• 운영 환경에서 시스템 자원을 고갈시키는 일이 없도록 제약을 두어야 한다.

$ docker stack deploy -c ./todo-list/v2.yml todo

$ docker service ps todo_todo-web

ID             NAME                  IMAGE                          NODE                         DESIRED STATE   CURRENT STATE             ERROR     PORTS
43b74g52i4sv   todo_todo-web.1       diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 42 seconds ago              
69aowjhftvrs    \\_ todo_todo-web.1   diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Shutdown 43 seconds ago             
qeyvclqj6gv5   todo_todo-web.2       diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 46 seconds ago   

• 수정된 YAML 파일을 매니저 노드에 전달하면 애플리케이션에 반영된다.

스웜 스택은 애플리케이션을 그룹화하는 방법으로 활욛된다.

클러스터는 많은 수의 애플리케이션을 실행하기 때문에 애플리케이션도 그룹으로 만들어 관리해야 한다.

stack 명령어를 통해 그룹화된 애플리케이션을 제어할 수 있다.

$ docker stack services todo

ID             NAME            MODE         REPLICAS   IMAGE                          PORTS
nkivluuthhbt   todo_todo-web   replicated   2/2        diamol/ch06-todo-list:latest   *:8080->80/tcp

$ docker stack ps todo

ID             NAME                  IMAGE                          NODE                         DESIRED STATE   CURRENT STATE            ERROR     PORTS
43b74g52i4sv   todo_todo-web.1       diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 3 minutes ago              
69aowjhftvrs    \\_ todo_todo-web.1   diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Shutdown        Shutdown 3 minutes ago             
qeyvclqj6gv5   todo_todo-web.2       diamol/ch06-todo-list:latest   ubuntu-linux-22-04-desktop   Running         Running 4 minutes ago

$ docker stack rm todo

Removing service todo_todo-web
Removing network todo_default

• 클러스터 데이터베이스에 애플리케이션에 대한 모든 정의가 들어 있기 때문에 컴포즈 파일이 없어도 스택의 모든 리소스를 관리할 수 있다.
• 매니저 노드는 모두 이 데이터베이스의 복사본을 가지고 있기 때문에 다른 리소스에 대한 정보를 안전하게 보관할 수 있다.

13.2 Config 객체를 이용한 설정값 관리

• 도커 스웜에서는 docker config 를 통해 설정 값을 컨테이너가 아닌 클러스터에 저장하여 중앙 집중식 관리가 가능하다.
• 다양한 환경 (개발, 테스트, 운영) 등에 맞는 설정 값을 별도의 Config 객체로 관리할 수 있다.
• 또한, 애플리케이션의 배포와 설정 관리를 분리하여 관리의 유연성을 높인다.

$ docker config create todo-list-config configs/config.json

$ docker config ls

ID                          NAME               CREATED         UPDATED
cp74vnymk8x4brh7wix1fzgx3   todo-list-config   3 seconds ago   3 seconds ago

• config 객체는 JSON, XML, Key-Value, Binary 등 다양한 데이터 포맷을 담을 수 있다.
• config 객체는 스웜에 의해 컨테이너 파일 시스템 내부의 파일로 전달된다.
• config 객체는 CLI 를 통해 생성, 삭제, 확인이 모두 가능하다. 또한, 스웜 데이터베이스 내에서 파일 내용은 암호화 되지 않는다.
• 따라서, 민간함 데이터를 보관하기 적절하지 않다.

$ docker config inspect todo-list-config
[
    {
        "ID": "cp74vnymk8x4brh7wix1fzgx3",
        "Version": {
            "Index": 199
        },
        "CreatedAt": "2024-12-12T02:35:45.784057075Z",
        "UpdatedAt": "2024-12-12T02:35:45.784057075Z",
        "Spec": {
            "Name": "todo-list-config",
            "Labels": {},
            "Data": "ew0KICAiTG9nZ2luZyI6IHsNCiAgICAiTG9nTGV2ZWwiOiB7DQogICAgICAiRGVmYXVsdCI6ICJJbmZvcm1hdGlvbiIsDQogICAgICAiTWljcm9zb2Z0IjogIldhcm5pbmciLA0KICAgICAgIk1pY3Jvc29mdC5Ib3N0aW5nLkxpZmV0aW1lIjogIldhcm5pbmciDQogICAgfQ0KICB9LA0KICAiQWxsb3dlZEhvc3RzIjogIioiLA0KICAiRGF0YWJhc2UiOiB7DQogICAgIlByb3ZpZGVyIjogIlBvc3RncmVzIg0KICB9DQp9DQo="
        }
    }
]

$ docker config inspect --pretty todo-list-config
ID:			cp74vnymk8x4brh7wix1fzgx3
Name:			todo-list-config
Created at:            	2024-12-12 02:35:45.784057075 +0000 utc
Updated at:            	2024-12-12 02:35:45.784057075 +0000 utc
Data:
{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Warning"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*",
  "Database": {
    "Provider": "Postgres"
  }
}

• --pretty 명령어를 사용할 경우 config 내부의 데이터를 확인할 수 있다.

$ echo 'ew0KICAiTG9nZ2luZyI6IHsNCiAgICAiTG9nTGV2ZWwiOiB7DQogICAgICAiRGVmYXVsdCI6ICJJbmZvcm1hdGlvbiIsDQogICAgICAiTWljcm9zb2Z0IjogIldhcm5pbmciLA0KICAgICAgIk1pY3Jvc29mdC5Ib3N0aW5nLkxpZmV0aW1lIjogIldhcm5pbmciDQogICAgfQ0KICB9LA0KICAiQWxsb3dlZEhvc3RzIjogIioiLA0KICAiRGF0YWJhc2UiOiB7DQogICAgIlByb3ZpZGVyIjogIlBvc3RncmVzIg0KICB9DQp9DQo=' | base64 --decode 
{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Warning"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*",
  "Database": {
    "Provider": "Postgres"
  }
}

• docker config inspect 에서 data 블록의 경우 위와 같이 난수로 되어보이지만, 실제로는 base64 로 인코딩 되어있다.

$ vi v3.yml

services:
	todo-web:
		image: diamol/ch06-todo-list
		ports:
			- 8080:80
		configs:
			- source: todo-list-config
		target: /app/config/config.json

configs:
	todo-list-config:
		external: true
		
$ docker stack deploy -c ./todo-list/v3.yml todo

$ docker stack services todo

• configs 명령어를 통해 컨테이너 파일 시스템을 통해 서비스에 전달한다.

13.3 비밀값을 이용한 대외비 설정 정보 관리하기

A. 비밀값은 로컬 파일로 부터 생성한다.

B. 클러스터 데이터 베이스에 저장한 후, 서비스 정의에서 비밀값을 참조한다.

C. 컨테이너 파일 시스템에 비밀값의 값이 전달된다.

컨테이너에 전달된 상태에서만 복호화된 비밀값을 볼 수 있다.

$ docker secret create todo-list-secret ./secrets/secrets.json 

odjwu3st7x9acnkuuwaqfsmxv

$ docker secret inspect --pretty todo-list-secret

ID:              odjwu3st7x9acnkuuwaqfsmxv
Name:              todo-list-secret
Driver:            
Created at:        2024-12-12 07:23:35.210486454 +0000 utc
Updated at:        2024-12-12 07:23:35.210486454 +0000 utc

$ vi v4.yml

services:
  todo-web:
    image: diamol/ch06-todo-list
    ports:
      - 8080:80
    configs:
      - source: todo-list-config
        target: /app/config/config.json
    secrets:
      - source: todo-list-secret
        target: /app/config/secrets.json
    deploy:
      replicas: 1
      resources:
        limits:
          cpus: "0.50"
          memory: 100M
    networks:
      - app-net

  todo-db:
    image: diamol/postgres:11.5
    deploy:
      replicas: 1
      resources:
        limits:
          cpus: "0.50"
          memory: 500M
    networks:
      - app-net

configs:
  todo-list-config:
    external: true

secrets:
  todo-list-secret:
    external: true

networks:
  app-net:

$ docker stack deploy -c v4.yml todo

• config 객체와 비밀값은 수정이 불가하다.
• 만약, 변경할 경우 새로운 config 객체나 비밀값을 만들어야 한다.
• 또한, 기존에 사용하던 config 객체와 비밀값을 변경하여 변경된 docker-compose 파일로 스택을 배포해야 한다.
• 즉, 설정값을 수정할 경우 새로 배포해야되며, 컨테이너를 새 것으로 교체해야 한다.

13.4 스웜에서 볼륨 사용하기

• 클러스터 == 여러 개의 노드
• 가장 간단한 방법은 각 노드는 각자의 로컬 볼륨을 사용하여 데이터를 저장.
• 그러나, 새로운 레플리카가 다른 노드에서 실행될 경우. 기존에 각 레플리카가 사용하던 로컬 볼륨에 접근할 수 없다.
• 또한, 레플리카마다 데이터가 다를 수도 있는 로컬 볼륨은 여러 노드에 걸쳐 상태를 공유해야 하는 애플리케이션에서는 사용할 수 없다.
• 이를 해결하려면 노드에 레이블을 부여하고 컴포즈 파일에서 해당 노드에서만 레플리카를 실행하도록 강제하면 된다.

$ docker node update --label-add storage=raid $(docker node ls -q)

nnhjjc81yf5s7oegxl90ks9a3

• 노드의 식별자를 찾아, 해당 노드에 레이블을 부여.
• 이를 이용해 서비스 레플리카가 실행되는 노드를 제한.

$ vi v5.yml

services:
	
	...
	
	todo-db:
		image: diamol/postgres:11.5
		volumes:
		- todo-db-data:/var/lib/postgresql/data
		deploy:
			placement:
				constraints:
				- node.labels.storage == raid
				
...

volumes:
	todo-db-data:
	
$ docker stack deploy -c ./todo-list/v5.yml todo

$ docker volume ls -q

f0de882b5d123c16edc48181ddfc8275fb5b86e334b74b8cf007effb02749e59
f2a8643d59c8393a997f6dbca50cc52a869f38aee75d29defdc98483767f4d85
todo_todo-db-data

• constraints 설정을 통해 제약 조건을 설정할 수 있다.
• 기본 볼륨은 스택을 제거하면 삭제된다.
• 그러나, 이름이 부여된 볼륨은 스택을 제거해도 삭제되지 않는다.
• 이렇게 배포된 애플리케이션은 스택을 제거하더라도, 데이터가 유실되지 않으며, 컨테이너가 교체되어도 새 컨테이너 역시 같은 노드에서 같은 볼륨을 연결해 사용한다.

13.5 클러스터는 스택을 어떻게 관리하는가?

도커 스웜에서 스택은 클러스터가 관리를 담당하는 리소스의 모임이다.

• 스웜도 볼륨을 생성, 삭제할 수 있다.
  • 서비스 이미지에 볼륨의 정의가 포함된 경우, 스택도 기본 볼륨을 생성하지만, 기본 볼륨은 스택을 제거하면 함께 제거된다.
  • 스택 정의에 이름이 붙은 볼륨을 사용하면 스택 배포와 함께 볼륨이 생성되지만, 스택을 제거해도 삭제되지 않는다.
• 비밀값과 config 객체는 설정값이 든 파일을 클러스터에 업로드하는 방법으로 생성한다.
  • 클러스터 DB → 컨테이너 실행 → 컨테이너 파일 시스템 생성.
  • read-only 로 수정이 불가.
  • 스웜 환경에서 애플리케이션 설정 관리는 배포 프로세스와 별개.
• 네트워크는 애플리케이션과 별도로 관리된다.
  • 명시적 네트워크 생성, 도커 스웜의 필요에 의한 생성.
  • 모든 스택은 컴포즈 파일에 네트워크가 정의되지 않더라도, 포함되어 있는 서비스를 연결할 네트워크와 함께 배포된다.
• 서비스는 스택이 배포될 때 생성되거나 제거된다.
  • 스택과 생애 주기를 함께한다.
  • 헬스 체크를 통해 이상이 검출된 컨테이너는 새로운 컨테이너로 교체된다.