Cluster 통신

정의

클러스터상의 컨테이너에 대한 엔드포인트를 제공하거나 레이블과 일치하는 컨테이너의 디스커버리에 사용되는 리소스
내부적으로 사용되는 리소스를 제외하고 사용자가 직접 사용하는 것은 서비스 리소스와 인그레스 리소스 두 종류가 있다.

컨테이너 간 통신과 파드 할당 IP

같은 파드 내에 있는 컨테이너는 동일한 IP 주소를 할당받는다.
- 같은 파드의 컨테이너 통신은 localhost로 통신한다.
다른 파드에 있는 컨테이너와 통신은 파드 IP 주소로 통신한다.

클러스터 내부 네트워크

쿠버네티스 클러스터는 클러스터를 생성하면 노드상에 파드를 위한 내부 네트워크가 자동으로 구성된다.
내부 네트워크 구성은 사용할 CNI(Container Network Interface)라는 플러그형(Pluggable) 모듈 구현에 따라 다르다.
- 기본적으로 노드별로 다른 네트워크 세그먼트를 구성한다.
  - 노드별 네트워크 세그먼트는 쿠버네티스 클러스터 전체에 할당된 네트워크 세그먼트를 자동으로 분할해 할당하므로 사용자가 설정하지 않아도 된다.
- 노드 간의 트래픽은 VXLAN이나 L2 Routing 등의 기술을 사용하여 전송함으로써 노드 간 통신이 가능하게 구성한다.
  - 내부 네트워크가 자동으로 구성되기 때문에 파드는 서비스를 사용하지 않고도 파드 간 통신이 가능하다. 그럼에도 서비스를 사용하면 두 가지 큰 장점을 얻을 수 있다.
    1. 파드에 트래픽 로드 밸런싱
    2. 서비스 디스커버리와 클러스터 내부 DNS

파드에 트래픽 로드 밸런싱

서비스는 수신한 트래픽을 여러 파드에 로드 밸런싱(부하 분산)하는 기능을 제공한다.
- 파드는 기동될 때마다 각각 다른 IP 주소를 할당받기 때문에 로드 밸런싱하는 구조를 자체적으로 구현하려면 각 파드의 IP 주소를 매번 조회하거나 전송 대상의 목적지를 설정해야 한다.
서비스는 로드 밸런싱의 엔드포인트도 제공한다.
- 엔드포인트는 외부 로드 밸런서가 할당하는 가상 IP 주소(Virtual IP 주소)나 클러스터 내부에서만 사용할 수 있는 가상 IP 주소(Cluster IP) 등 여러 가지 종류를 제공한다.
- Deployment 예제
  - 생성 후 파드 정보 확인 : kubectl get pods -l app=sample-app -o custom-columns="NAME:{metadata.name},IP:{status.podIP}"
```
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
	name: sample-deployment
spec:
	replicas: 3
	selector:
		matchLabels:
			app: sample-app
	template:
		metadata:
			labels:
				app: sample-app
		spec:
			containers:
			- name: nginx-container
				image: amsy810/echo-nginx:v2.0
```
- ClusterIP 서비스 예제
  - 생성 후 서비스 상세 정보 확인 : kubectl describe service sample-clusterip
```
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
	name: sample-clusterip
spec:
	type: ClusterIP
	ports:
	- name: "http-port"
		protocol: "TCP"
		port: 8080
		targetPort: 80
	selector:
		app: sample-app
```
  - 테스트 코드
    
    kubectl run --image=amsy810/tools:v2.0 --restart=Never --rm -i testpod --command -- curl -s http://ClusterIP:8080

여러 포트 할당

http와 https에서 ClusterIP가 다르면 불편한 경우가 많으므로, 하나의 서비스에서 여러 포트를 가질 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
- ClusterIP의 8080/TCP 포트로의 요청은 파드 80/TCP 포트로 로드 밸런싱
- ClusterIP의 8443/TCP 포트로의 요청은 파드 443/TCP 포트로 로드 밸런싱
- 여러 포트를 가진 ClusterIP 서비스 예제(sample-clusterip-multi.yaml)
```
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
	name: sample-clusterip-multi
spec:
	type: ClusterIP
	ports:
	- name: "http-port"
		protocol: "TCP"
		port: 8080
		targetPort: 80
	- name: "https-port"
		protocol: "TCP"
		port: 8443
		targetPort: 443
	selector:
		app: sample-app
```

이름을 사용한 포트 참조

파드의 포트 정의에 이름을 지정해 놓으면 이름을 사용하여 참조할 수 있다.

이름이 붙여진 포트를 가진 두 개의 파드 예제(sample-named-port-pods.yaml)

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
	name: sample-named-port-pod-80
	labels:
		app: sample-app
spec:
	containers:
	- name: nginx-container
		image: amsy810/echo-nginx:v2.0
		ports:
		- name: http #포트에 이름 지정
			containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
	name: sample-named-port-pod-81
	labels:
		app: sample-app
spec:
	containers:
	- name: nginx-container
		image: amsy810/echo-nginx:v2.0
		env:
		- name: NGINX_PORT
			value: "81"
		ports:
		- name: http
			containerPort: 81

이름이 붙여진 포트를 참조하는 서비스 예제(sample-named-port-service.yaml)

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
	name: sample-named-port-service
spec:
	type: ClusterIP
	ports:
	- name: "http-port"
		protocol: "TCP"
		port: 8080
		targetPort: http # 이름으로 포트 참조
	selector:
		app: sample-app

클러스터 내부 DNS와 서비스 디스커버리

쿠버네티스에서는 서비스 디스커버리 기능을 서비스(Service)가 제공하고 있다.
- 서비스 디스커버리란?
  - 특정 조건의 대상이 되는 멤버를 보여주거나 이름에서 엔드포인트를 판별하는 기능
  - 쿠버네티스에서 서비스 디스커버리란 서비스에 속해 있는 파드를 보여주거나 서비스명에서 엔드포인트 정보를 반환하는 것

정의

컨테이너 간 통신과 파드 할당 IP

클러스터 내부 네트워크

파드에 트래픽 로드 밸런싱

여러 포트 할당

이름을 사용한 포트 참조

클러스터 내부 DNS와 서비스 디스커버리

클러스터 내부 DNS와 클러스터 외부 DNS