쿠버네티스 기초 학습

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클러스터 액세스

여기에서는 클러스터와 통신을 하는 다양한 방식에 대해서 다룰 것이다.

처음이라면 kubectl을 사용하여 액세스

최초로 쿠버네티스 API에 액세스할 때 우리는 쿠버네티스 CLI인 kubectl을 사용하는 것을 추천한다.

클러스터에 액세스하려면 클러스터의 위치정보를 알아야 하고 클러스터에 접속하기 위한 인증정보를 가져야 한다. 일반적으로 이는 당신이 Getting started guide를 다 진행했을 때 자동으로 구성되거나, 다른 사람이 클러스터를 구성하고 당신에게 인증정보와 위치정보를 제공할 수도 있다.

kubectl이 인지하는 위치정보와 인증정보는 다음 커맨드로 확인한다.

kubectl config view

많은 예제들에서 kubectl을 사용하는 것을 소개하고 있으며 완전한 문서는 kubectl manual에서 찾아볼 수 있다.

REST API에 직접 액세스

kubectl은 apiserver의 위치 파악과 인증을 처리한다. 만약 당신이 curl, wget 또는 웹브라우저와 같은 http 클라이언트로 REST API에 직접 액세스하려고 한다면 위치 파악과 인증을 하는 몇 가지 방법이 존재한다.

  • kubectl을 proxy 모드로 실행.
    • 권장하는 접근 방식.
    • 저장된 apiserver 위치를 사용.
    • self-signed 인증서를 사용하여 apiserver의 identity를 검증. MITM은 불가능.
    • apiserver 인증.
    • 앞으로는 클라이언트 측의 지능형 load balancing과 failover가 될 것이다.
  • 직접적으로 http 클라이언트에 위치정보와 인증정보를 제공.
    • 대안적인 접근 방식.
    • proxy 사용과 혼동되는 몇 가지 타입의 클라이언트 code들과 같이 동작한다.
    • MITM로부터 보호를 위해 root 인증서를 당신의 브라우저로 import해야 한다.

kubectl proxy 사용

다음 커맨드는 kubectl을 reverse proxy처럼 동작하는 모드를 실행한다. 이는 apiserver의 위치지정과 인증을 처리한다. 다음과 같이 실행한다.

kubectl proxy --port=8080

상세 내용은 kubectl proxy를 참조한다

이후에 당신은 curl, wget, 웹브라우저로 다음과 같이 API를 탐색할 수 있다. localhost는 IPv6 주소 [::1]로도 대체할 수 있다.

curl http://localhost:8080/api/

결괏값은 다음과 같을 것이다.

{
  "versions": [
    "v1"
  ]
}

kubectl proxy를 사용하지 않음

기본 서비스 어카운트의 토큰을 얻어내려면 kubectl describe secret...을 grep/cut과 함께 사용한다.

APISERVER=$(kubectl config view --minify | grep server | cut -f 2- -d ":" | tr -d " ")
SECRET_NAME=$(kubectl get secrets | grep ^default | cut -f1 -d ' ')
TOKEN=$(kubectl describe secret $SECRET_NAME | grep -E '^token' | cut -f2 -d':' | tr -d " ")

curl $APISERVER/api --header "Authorization: Bearer $TOKEN" --insecure

결과값은 다음과 같을 것이다.

{
  "kind": "APIVersions",
  "versions": [
    "v1"
  ],
  "serverAddressByClientCIDRs": [
    {
      "clientCIDR": "0.0.0.0/0",
      "serverAddress": "10.0.1.149:443"
    }
  ]
}

jsonpath를 사용한다면 다음과 같다.

APISERVER=$(kubectl config view --minify -o jsonpath='{.clusters[0].cluster.server}')
SECRET_NAME=$(kubectl get serviceaccount default -o jsonpath='{.secrets[0].name}')
TOKEN=$(kubectl get secret $SECRET_NAME -o jsonpath='{.data.token}' | base64 --decode)

curl $APISERVER/api --header "Authorization: Bearer $TOKEN" --insecure

결과값은 다음과 같을 것이다.

{
  "kind": "APIVersions",
  "versions": [
    "v1"
  ],
  "serverAddressByClientCIDRs": [
    {
      "clientCIDR": "0.0.0.0/0",
      "serverAddress": "10.0.1.149:443"
    }
  ]
}

위 예제에서는 --insecure flag를 사용했다. 이는 MITM 공격을 받을 수 있는 상태로 두는 것이다. kubectl로 클러스터에 접속할 때 저장된 root 인증서와 클라이언트 인증서들을 서버 접속에 사용한다. (이들은 ~/.kube 디렉토리에 설치된다.) 일반적으로 self-signed 인증서가 클러스터 인증서로 사용되므로 당신의 http 클라이언트가 root 인증서를 사용하려면 특수한 설정을 필요로 할 것이다.

localhost에서 제공되거나 방화벽으로 보호되는 몇몇 클러스터들에서는 apiserver가 인증을 요구하지 않지만 이는 표준이 아니다. Configuring Access to the API 는 클러스터 관리자가 이를 어떻게 구성할 수 있는지를 설명한다. 이 방식들은 미래의 고가용성 지원과 충돌될 수 있다.

API에 프로그래밍 방식으로 액세스

쿠버네티스는 공식적으로 Go와 Python 클라이언트 라이브러리를 지원한다.

Go 클라이언트

  • 라이브러리를 취득하려면 go get k8s.io/client-go@kubernetes-<kubernetes-version-number> 커맨드를 실행한다. INSTALL.md에서 상세한 설치 방법을 알 수 있다. https://github.com/kubernetes/client-go에서 어떤 버젼이 지원되는지 확인할 수 있다.
  • client-go 클라이언트 위에 애플리케이션을 작성하자. client-go는 자체적으로 API 오브젝트를 정의하므로 필요하다면 main 레포지터리보다는 client-go에서 API 정의들을 import하기를 바란다. 정확하게 import "k8s.io/client-go/kubernetes"로 import하는 것을 예로 들 수 있다.

Go 클라이언트는 apiserver의 위치지정과 인증에 kubectl CLI와 동일하게 kubeconfig file을 사용할 수 있다. 예제를 참고한다.

만약 애플리케이션이 클러스터 내에 파드로 배포되었다면 다음 장을 참조하기를 바란다.

Python 클라이언트

Python 클라이언트를 사용하려면 pip install kubernetes 커맨드를 실행한다. 설치 옵션에 대한 상세 사항은 Python Client Library page를 참조한다.

Python 클라이언트는 apiserver의 위치지정과 인증에 kubectl CLI와 동일하게 kubeconfig file을 사용할 수 있다. 예제를 참조한다.

다른 언어

다른 언어에서 API를 접속하기 위한 클라이언트 라이브러리들도 존재한다. 이들이 어떻게 인증하는지는 다른 라이브러리들의 문서를 참조한다.

파드에서 API 액세스

파드에서 API를 접속한다면 apiserver의 위치지정과 인증은 다소 다르다.

파드 내에서 apiserver의 위치를 지정하는데 추천하는 방식은 kubernetes.default.svc DNS 네임을 사용하는 것이다. 이 DNS 네임은 apiserver로 라우팅되는 서비스 IP로 resolve된다.

apiserver 인증에 추천되는 방식은 서비스 어카운트 인증정보를 사용하는 것이다. kube-system에 의해 파드는 서비스 어카운트와 연계되며 해당 서비스 어카운트의 인증정보(토큰)은 파드 내 각 컨테이너의 파일시스템 트리의 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token에 위치한다.

사용 가능한 경우, 인증서 번들은 각 컨테이너 내 파일시스템 트리의 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt에 위치하며 apiserver의 인증서 제공을 검증하는데 사용되어야 한다.

마지막으로 네임스페이스 한정의 API 조작에 사용되는 기본 네임스페이스는 각 컨테이터 내의 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace 파일로 존재한다.

파드 내에서 API에 접근하는데 권장되는 방식은 다음과 같다.

  • 파드의 sidecar 컨테이너 내에서 kubectl proxy를 실행하거나, 컨테이너 내부에서 백그라운드 프로세스로 실행한다. 이는 쿠버네티스 API를 파드의 localhost 인터페이스로 proxy하여 해당 파드의 컨테이너 내에 다른 프로세스가 API에 접속할 수 있게 해준다.
  • Go 클라이언트 라이브러리를 이용하여 rest.InClusterConfig()와 kubernetes.NewForConfig() 함수들을 사용하도록 클라이언트를 만든다. 이는 apiserver의 위치지정과 인증을 처리한다. 예제

각각의 사례에서 apiserver와의 보안 통신에 파드의 인증정보가 사용된다.

클러스터에서 실행되는 서비스로 액세스

이전 장은 쿠버네티스 API server 접속에 대한 내용을 다루었다. 이번 장은 쿠버네티스 클러스터 상에서 실행되는 다른 서비스로의 연결을 다룰 것이다. 쿠버네티스에서 노드들, 파드들, 서비스들은 모두 자신의 IP들을 가진다. 당신의 데스크탑 PC와 같은 클러스터 외부 장비에서는 클러스터 상의 노드 IP들, 파드 IP들, 서비스 IP들로 라우팅되지 않아서 접근을 할 수 없을 것이다.

통신을 위한 방식들

클러스터 외부에서 노드들, 파드들, 서비스들에 접속하는 데는 몇 가지 선택지들이 있다.

  • 공인 IP를 통해 서비스에 액세스.
    • 클러스터 외부에서 접근할 수 있도록 NodePort 또는 LoadBalancer 타입의 서비스를 사용한다. 서비스와 kubectl expose 문서를 참조한다.
    • 당신의 클러스터 환경에 따라 회사 네트워크에만 서비스를 노출하거나 인터넷으로 노출할 수 있다. 이 경우 노출되는 서비스의 보안 여부를 고려해야 한다. 해당 서비스는 자체적으로 인증을 수행하는가?
    • 파드들은 서비스 뒤에 위치시킨다. 레플리카들의 집합에서 특정 파드 하나에 debugging 같은 목적으로 접근하려면 해당 파드에 고유의 레이블을 붙이고 셀렉터에 해당 레이블을 선택한 신규 서비스를 생성한다.
    • 대부분의 경우에는 애플리케이션 개발자가 노드 IP를 통해 직접 노드에 액세스할 필요는 없다.
  • Proxy Verb를 사용하여 서비스, 노드, 파드에 액세스.
    • 원격 서비스에 액세스하기에 앞서 apiserver의 인증과 인가를 받아야 한다. 서비스가 인터넷에 노출하기에 보안이 충분하지 않거나 노드 IP 상의 port에 액세스를 취득하려고 하거나 debugging을 하려면 이를 사용한다.
    • 어떤 web 애플리케이션에서는 proxy가 문제를 일으킬 수 있다.
    • HTTP/HTTPS에서만 동작한다.
    • 여기에서 설명하고 있다.
  • 클러스터 내 노드 또는 파드에서 액세스.
    • 파드를 Running시킨 다음 kubectl exec를 사용하여 해당 파드의 셸로 접속한다. 해당 셸에서 다른 노드들, 파드들, 서비스들에 연결한다.
    • 어떤 클러스터는 클러스터 내의 노드에 ssh 접속을 허용하기도 한다. 이런 클러스터에서는 클러스터 서비스에 액세스도 가능하다. 이는 비표준 방식으로 특정 클러스터에서는 동작하지만 다른 클러스터에서는 동작하지 않을 수 있다. 브라우저와 다른 도구들이 설치되지 않았거나 설치되었을 수 있다. 클러스터 DNS가 동작하지 않을 수도 있다.

빌트인 서비스들의 발견

일반적으로 kube-system에 의해 클러스터 상에서 start되는 몇 가지 서비스들이 존재한다. kubectl cluster-info 커맨드로 이 서비스들의 리스트를 볼 수 있다.

kubectl cluster-info

결괏값은 다음과 같을 것이다.

Kubernetes master is running at https://104.197.5.247
elasticsearch-logging is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy
kibana-logging is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/kibana-logging/proxy
kube-dns is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns/proxy
grafana is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/monitoring-grafana/proxy
heapster is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/monitoring-heapster/proxy

이는 각 서비스에 액세스하기 위한 proxy-verb URL을 보여준다. 예를 들어 위 클러스터는 클러스터 수준의 logging(Elasticsearch 사용)이 활성화되었으므로 적절한 인증을 통과하여 https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/로 액세스할 수 있다. 예를 들어 kubectl proxy로 http://localhost:8080/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/를 통해 logging에 액세스할 수도 있다. (인증을 통과하는 방법이나 kubectl proxy를 사용하는 것은 위 내용을 참조한다.)

수작업으로 apiserver proxy URL을 구축

위에서 언급한 것처럼 서비스의 proxy URL을 검색하는데 kubectl cluster-info 커맨드를 사용할 수 있다. 서비스 endpoint, 접미사, 매개변수를 포함하는 proxy URL을 생성하려면 단순하게 해당 서비스에 http://kubernetes_master_address/api/v1/namespaces/namespace_name/services/service_name[:port_name]/proxy 형식의 proxy URL을 덧붙인다.

당신이 port에 이름을 지정하지 않았다면 URL에 port_name 을 지정할 필요는 없다.

기본적으로 API server는 http를 사용하여 서비스를 proxy한다. https를 사용하려면 다음과 같이 서비스 네임의 접두사에 https:를 붙인다. http://kubernetes_master_address/api/v1/namespaces/namespace_name/services/https:service_name:[port_name]/proxy

URL의 네임 부분에 지원되는 양식은 다음과 같다.

  • <service_name> - http를 사용하여 기본값 또는 이름이 없는 port로 proxy한다
  • <service_name>:<port_name> - http를 사용하여 지정된 port로 proxy한다
  • https:<service_name>: - https를 사용하여 기본값 또는 이름이 없는 port로 proxy한다(마지막 콜론:에 주의)
  • https:<service_name>:<port_name> - https를 사용하여 지정된 port로 proxy한다
예제들
  • Elasticsearch 서비스 endpoint _search?q=user:kimchy에 액세스하려면 http://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/_search?q=user:kimchy를 사용할 수 있다.

  • Elasticsearch 클러스터 상태 정보 _cluster/health?pretty=true에 액세스하려면 https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/_cluster/health?pretty=true를 사용할 수 있다.

    {
"cluster_name" : "kubernetes_logging",
"status" : "yellow",
"timed_out" : false,
"number_of_nodes" : 1,
"number_of_data_nodes" : 1,
"active_primary_shards" : 5,
"active_shards" : 5,
"relocating_shards" : 0,
"initializing_shards" : 0,
"unassigned_shards" : 5
}

클러스터 상에서 실행되는 서비스에 웹브라우저를 사용하여 액세스

브라우저의 주소창에 apiserver proxy url을 넣을 수도 있다. 하지만

  • 웹브라우저는 일반적으로 토큰을 전달할 수 없으므로 basic (password) auth를 사용해야 할 것이다. basic auth를 수용할 수 있도록 apiserver를 구성할 수 있지만, 당신의 클러스터가 basic auth를 수용할 수 있도록 구성되어 있지 않을 수도 있다.
  • 몇몇 web app은 동작하지 않을 수도 있다. 특히 proxy path prefix를 인식하지 않는 방식으로 url을 구성하는 client side javascript를 가진 web app은 동작하지 않을 수 있다.

요청 redirect

redirect 기능은 deprecated되고 제거 되었다. 대신 (아래의) proxy를 사용하기를 바란다.

다양한 Proxy들

쿠버네티스를 사용하면서 당신이 접할 수 있는 몇 가지 다른 proxy들이 존재한다.

  1. kubectl proxy:

    • 사용자의 데스크탑이나 파드 내에서 실행한다
    • localhost 주소에서 쿠버네티스 apiserver로 proxy한다
    • proxy하는 클라이언트는 HTTP를 사용한다
    • apiserver의 proxy는 HTTPS를 사용한다
    • apiserver를 위치지정한다
    • 인증 header들을 추가한다

  2. apiserver proxy:

    • apiserver 내의 빌트인 bastion이다
    • 다른 방식으로는 연결할 수 없는 클러스터 외부의 사용자를 클러스터 IP들로 연결한다
    • apiserver process들 내에서 실행된다
    • proxy하는 클라이언트는 HTTPS를 사용한다(또는 apiserver가 http로 구성되었다면 http)
    • 타겟으로의 proxy는 가용정보를 사용하는 proxy에 의해서 HTTP 또는 HTTPS를 사용할 수도 있다
    • 노드, 파드, 서비스에 접근하는 데 사용될 수 있다
    • 서비스에 접근하는 데 사용되면 load balacing한다

  3. kube proxy:

    • 각 노드 상에서 실행된다
    • UDP와 TCP를 proxy한다
    • HTTP를 인지하지 않는다
    • load balancing을 제공한다
    • 서비스에 접근하는 데만 사용된다

  4. apiserver(s) 전면의 Proxy/Load-balancer:

    • 존재내용과 구현사항은 클러스터 별로 다양하다(예. nginx)
    • 모든 클라이언트와 하나 이상의 apiserver들의 사이에 위치한다
    • apiserver가 여러 대 존재한다면 load balancer로 동작한다

  5. 외부 서비스의 Cloud Load Balancer들:

    • Cloud provider들에 의해서 제공된다(예. AWS ELB, Google Cloud Load Balancer)
    • 쿠버네티스 서비스의 타입이 LoadBalancer라면 자동으로 생성된다
    • UDP/TCP 만 사용한다
    • cloud provider마다 구현된 내용이 상이하다

일반적으로 쿠버네티스 사용자들은 처음 두 타입이 아닌 다른 방식은 고려할 필요가 없지만 클러스터 관리자는 나머지 타입을 적절하게 구성해줘야 한다.

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