Standalone 이란

• 독립 / 자립 이라는 의미
• 파일 자체로 완전하게 독립적으로 구동된다는 의미
  • 다른 장비의 도움 없이, 그 자체로 구현이 가능한 것
    • 이건 네트워크도 해당될 수 있음. 즉 오프라인에서도 구동가능한 프로그램을 의미하기도 함
    • 어떤 소프트웨어 번들의 일부분이 아님

예시

• 예시로 자바의 war 파일을 그 자체로 서버로서 사용하는 것
• 혹은 Go 의 빌드된 바이너리 파일을 구동시켜 서버로 사용하는 것
• 도커를 이용한 서버 구동은 stand alone이라 하기 어려움

리눅스 Standalone 네트워크 서비스

• 리눅스 서버에서의 standalone 방식 네트워크 서비스 제공 방식
  • 서버 부팅 시 데몬을 작동시켜 백그라운드에서 대기 시킴
  • 요청 들어올 때 혼자서 처리하는 프로그램
  • 항상 서비스 가능하며, 다른 의존성 없이 바로 네트워크 서비스 데몬이 클라이언트 요청을 처리
• 항상 메모리에 상주해야 하기 때문에 메모리 점유율이 높음

번외 inetd

• 서비스 요청이 있을 때 마다 데몬을 실행시키는 방식
  • 요청이 없을 때에는 대기(잠자는 중)
• 적은 시스템 리소스로 여러가지 서비스를 돌릴수 있다
• 대신 요청이 들어올 때 데몬이 프로그램을 실행시켜야 하므로 속도가 느리다.

예시

• Standalone: Apache 웹서버
• inetd: telnet

Deployment

• 파드들을 관리함을 의미
• rolling update, rollback, scaling 과 같은 기능을 제공
• web server, APIs, microservices에 적합하게 만듬

apiVersion: apps/v1  
kind: Deployment                        // Deployment 정의 
metadata:  
    name: webapp-deployment  
spec:  
    replicas: 3                         // 3개의 레플리카(인스턴스) - 아래 파드들
    selector:  
        matchLabels:  
            app: my-webapp  
    template:  
        metadata:  
            labels:  
                app: my-webapp  
        spec:  
            containers:  
            - name: webapp  
              image: nginx:latest  
              ports:  
                - containerPort: 80  
              envFrom:  
                - configMapRef:  
                    name: webapp-config  
            - name: database  
              image: mongo:latest  
              env:  
                - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME  
                  valueFrom:   
                    secretKeyRef:  
                        name: db-credentials  
                        key: username  
                - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD  
                  valueFrom:  
                    secretKeyRef:  
                        name: db-credentials  
                        key: password  
              volumeMounts:  
                - name: db-data  
                  mountPath: /data/db  
    volumes:  
        - name: db-data  
          persistentVolumeClaim:  
          claimName: database-pvc  

---  

apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
    name: webapp-service  
spec:  
    selector:  
        app: my-webapp  
    ports:  
        - protocol: TCP  
          port: 80  
          targetPort: 80  

---  

apiVersion: v1  
kind: ConfigMap  
metadata:  
    name: webapp-config  
data:  
    WEBAPP_ENV: "production"  
    DATABASE_URL: "mongodb://database-service:27017/mydb"  

---  

apiVersion: v1  
kind: Secret  
metadata:  
    name: db-credentials  
type: Opaque  
data:  
    username: <base64-encoded-username>  
    password: <base64-encoded-password>  

---  

apiVersion: v1  
kind: PersistentVolumeClaim  
metadata:  
    name: database-pvc  
spec:  
    accessModes:  
        - ReadWriteOnce  
    resources:  
        requests:  
            storage: 1Gi

VOLUME

• 파드 내의 모든 컨테이너가 접근 가능한 디렉토리
• 컨테이너에서 스토리지(storage)를 분리시켜 컨테이너 재시작/재스케쥴과 별개로 데이터를 영속 관리 가능하게 함

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
    name: webapp-with-db  
    labels:  
    app: my-webapp  
spec:  
    containers:  
    - name: webapp  
      image: nginx:latest 
      ports:  
        - containerPort: 80  
      envFrom:  
        - configMapRef:  
            name: webapp-config  
    - name: database  
      image: mongo:latest  
      env:  
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME  
          valueFrom:  
            secretKeyRef:  
                name: db-credentials  
                key: username  
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD  
          valueFrom:  
            secretKeyRef:  
                name: db-credentials  
                key: password  
          volumeMounts:  
            - name: db-data                  
              mountPath: /data/db              // 데이터 볼륨을 /data/db 마운트한다
    volumes:  
    - name: db-data                            // db-data 볼륨에 영구히 저장된다
      persistentVolumeClaim:  
      claimName: database-pvc                 

---  

apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
    name: webapp-service  
spec:  
    selector:  
        app: my-webapp  
    ports:  
      - protocol: TCP  
        port: 80  
        targetPort: 80  

---  

apiVersion: v1  
kind: ConfigMap  
metadata:  
    name: webapp-config  
data:  
    WEBAPP_ENV: "production"  
    DATABASE_URL: "mongodb://database-service:27017/mydb"  

---  

apiVersion: v1  
kind: Secret  
metadata:  
    name: db-credentials                   
type: Opaque  
data:  
    username: <base64-encoded-username>    
    password: <base64-encoded-password>

---

apiVersion: v1  
kind: PersistentVolumeClaim                // PVC - 스토리지 요구사항 정의
metadata:  
    name: database-pvc  
spec:  
    accessModes:  
        - ReadWriteOnce  
resources:  
    requests:  
        storage: 1Gi                       // 스토리지 요구사항 상세. 1Gi 짜리 스토리지

Secrets

• 민감 정보 저장에 사용
• 기본 base64 인코딩이 default
• 파드에서 파일로 마운팅되거나 환경 변수로 사용할 수 있음

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
    name: webapp-with-db  
    labels:  
    app: my-webapp  
spec:  
    containers:  
    - name: webapp  
      image: nginx:latest 
      ports:  
        - containerPort: 80  
      envFrom:  
        - configMapRef:  
            name: webapp-config  
    - name: database  
      image: mongo:latest  
      env:  
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME  
          valueFrom:  
            secretKeyRef:  
                name: db-credentials  
                key: username  
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD  
          valueFrom:  
            secretKeyRef:  
                name: db-credentials  
                key: password  

---  

apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
    name: webapp-service  
spec:  
    selector:  
        app: my-webapp  
    ports:  
      - protocol: TCP  
        port: 80  
        targetPort: 80  

---  

apiVersion: v1  
kind: ConfigMap  
metadata:  
    name: webapp-config  
data:  
    WEBAPP_ENV: "production"  
    DATABASE_URL: "mongodb://database-service:27017/mydb"  

---  

apiVersion: v1  
kind: Secret  
metadata:  
    name: db-credentials                   // Secret 명칭
type: Opaque  
data:  
    username: <base64-encoded-username>    // 실제 base64 로 인코딩 된 값
    password: <base64-encoded-password>

Config Map

• 파드에 환경변수 / 설정 파일로 마운트 된 내용들을 저장하는 용도
• 컨테이너 이미지로부터 설정을 분리할 수 있으며, 컨테이너를 재빌드 할 필요 없이 설정을 업데이트 하기 용이하다

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
    name: webapp-with-db  
    labels:  
        app: my-webapp  
spec:  
    containers:  
    - name: webapp  
      image: nginx:latest  
      ports:  
        - containerPort: 80  
      envFrom:    
        - configMapRef:            // ConfigMap 참조
              name: webapp-config  
    - name: database  
      image: mongo:latest  

---  

apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
    name: webapp-service  
spec:  
    selector:  
        app: my-webapp  
    ports:  
    - protocol: TCP  
      port: 80  
      targetPort: 80  

---  

apiVersion: v1  
kind: ConfigMap                  // ConfigMap 설정
metadata:  
    name: webapp-config  
data:  
    WEBAPP_ENV: "production"  
    DATABASE_URL: "mongodb://database-service:27017/mydb"

메인 컴포넌트

#nodes #pods #노드 #파드 #쿠버네티스 #kubernetes #k8ss

노드와 파드

• 노드
  • 노드는 컨테이너가 배포되고 구동되는 Worker Machine이다.
  • 각 노드는 클러스터 내에서 개별 노드를 의미하고, 물리/가상 머신이다.
  • 노드는 실제 workload를 구동시키고 필요 자원을 제공하는 역할이다.
• 파드
  • 최소 배포 가능한 단위
  • 하나 혹은 강하게 결합된 컨테이너를 의미함
  • 파드 내의 컨테이너들은 같은 네트워크 네임스페이스를 공유한다
    • 이는 localhost 상에서 서로 소통할 수 있게 함
  • 파드는 클러스터에서 하나의 프로세스 인스턴스를 의미함

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
    name: webapp-with-db       // 파드 이름
    labels:  
        app: my-webapp  
spec:  
    containers:  
    - name: webapp            // 컨테이너 명
      image: nginx:latest     // 컨테이너 이미지 명
      ports:  
        - containerPort: 80   // 컨테이너 포트
    - name: database  
      image: mongo:latest

• 왜 컨테이너가 아니라 파드를 사용하는가
  • Grouping Containers
    • 컨테이너들을 논리적으로 그룹화 한다.
    • 스케줄링, 스케일링, 관리를 간단화시킨다.
  • Shared Resources
    • 파드 내의 컨테이너들은 동일한 네트워크 네임스페이스를 공유함
    • 파드 내의 컨테이너들은 동일한 볼륨을 공유할 수 있다.
    • 따라서 서로 소통하기 더욱 쉬워진다
  • Amotic Unit
    • 파드는 배포의 원자 단위이다.
    • 어플리케이션 관리 혹은 스케일링 시, 파드 레벨로 수행한다 (컨테이너 개별 적용말고)
  • Scheduling and Affinity
    • 쿠버네티스는 파드를 노드에 스케줄하지, 각각 컨테이너를 스케줄하지 않는다.
    • 따라서 서로 연간되어있는 파드 내의 컨테이너들은 동일한 노드에 위치하게 된다

아키텍처

마스터 노드

• 전체 클러스터를 컨트롤하고, 전체 클러스터 상태를 관리함
• 새로운 파드들의 스케일링, 노드/파드들의 헬스 모니터링, 수요에 따른 어플리케이션 스케일링 등 전체 클러스터에 대한 결정권을 갖는다.
• 주요 컴포넌트
  • API Server
    • 클러스터와ㅏ 유저/컴포넌트간의 소통을 가능하게 하는 API를 노출시켜준다.
  • etcd
    • 클러스터의 모든설정 데이터를 key-value 값들이 저장된다
    • 모든 클러스터 상태 정보가 여기 저장된다.
  • Controller Manager
    • API Server를 통해 클러스터 상태를 체크하고 원하는 상태가 유지하기 위한 행동을 취한다.
  • Scheduler
    • 새로운 파드들을 리소스 필요량과 가용성에 따라 노드들에 배정한다.
    • 이를 통해 worker 노드들에 workload들을 공평하게 분배한다.

워커 노드

• 컨테이너(파드)가 스케쥴되고 구동되는 머신을 의미
• 클러스터의 data plane을 형성하고, 실제 workload를 실행한다.
• 워커 노드 주요 컴포넌트
  • kubelet
    • 각각의 워커 노드를 구동시키고 Master Node와 통신하는 역할
    • 파드 명세에 적혀있는 대로 컨테이너가 구동되고 그 상태가 건강하게 하는 역할
  • Container Runtime
    • Docker나 containerd와 같은 복수개의 container runtimes를 지원한다
    • 컨테이너 이미지를 가져오고, 컨테이너를 구동하는 역할
  • Kube Proxy
    • 클러스터 내에서 네트워크 소통을 하는 역할
    • 서비스 네트워크 라우팅을 관리하고 Load Balancing을 수행한다.

상호작용 방식

• Master node와 Worker Node들은 API Server를 통해 서로 통신한다.
• 유저와 다른 컴포넌트들 역시 API Server를 통해 서로 상호 작용함
• 예시
  • 새로운 어플리케이션 배포 시, 설정 파일들이 API Server를 통해 전달됨
    • 그 설정들은 etcd에 저장됨
  • Controller Manager는 API Server를 통해 클러스터 상태를 모니터링함
  • 새로운 파드가 스케줄됐을 때, Scheduler가 적정한 Worker Node를 선정한다
    • 이 선정된 내용을 API Server가 선정된 노드에게 전달한다
    • 그리고 그 노드의 kubelet이 컨테이너를 실행시킨다

UBUNTU에 Go 설치하기

• 항상 컨테이너로 GO 프로그램을 돌렸지만, 불가피하게 로컬에 GO를 설치해 빌드하고 돌려야 할 상황이 와서 해당 내용을 기록한다.

소스 다운 받아서 설치하기

최신 버전 확인

• 공식 사이트의 Golang 버전 확인 후 다운받기 (2024.10.21 시점 1.23.2)
• 공식 사이트

WGET을 이용해 다운로드

• WGET을 이용해 다운받기

  wget https://go.dev/dl/go1.23.2.linux-amd64.tar.gz

압축 해제

• 다운 받은 압축 파일 해제

  sudo tar -C /usr/local -xzf go1.23.2.linux-amd64.tar.gz

경로 설정

vi ~/.profile

# 파일 마지막 줄 아래에 내용 추가
export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$PATH:$GOPATH/bin

변경 사항 적용

source ~/.profile

Go 버전 확인

go version

UBUNTU 피키지 매니저로 다운받기

패키지 인덱스 업데이트

sudo apt update

GO 설치

sudo apt-get install golang-go

Go 버전 확인

go version

REDIS Remote Dictionary Server

• 디스크가 아닌 주 메모리(RAM)에 데이터를 저장하는 데이터베이스
  • 따라서 데이터가 주메모리보다 크면 안됨
• 단일 스레드로 설계됨
• 디스크 검색이 필요한 다른 DBMS보다 자료 접근이 훨신 빠름
  • 때문에 성능 향을 위한 캐시 서버로 자주 사용됨
    • 자주 접근하는 데이터 및 계산에 많은 시간이 소요되는 데이터를 캐싱해 빠른 접근 제공
• 키 - 값 쌍을 가진 JSON 객체를 저장하는, 스키마 없는 데이터 베이스(NoSQL)
• 장점
  • 인메모리 키 - 값 저장소: 순수한 메모리 읽기는 빠른 읽기/쓰기 속도 및 빠른 응답 제공
  • IO 다중화(멀티플렉싱): 단일 스레드가 여러 개의 열린 소켓 연결에서 동시에 대기
  • 저수준 데이터 구조: 효율적인 저수준 데이터 구조 사용
• 단점
  • 휘발성: 시스템이 갑자기 중단되면 Redis 내의 데이터 손실 가능

Redis Cache 동작 방식

• 클라이언트의 데이터 요청
• Redis Cache에서 해당 키 탐색
• 키 발견 시 - Cache Hit
  • 캐시된 데이터 응답
• 키 발견 실패 시 - Cache Miss

도커 EXPOSE

• Expose는 컨테이너에 오픈할 포트를 의미한다.
• 즉 컨테이너에서만 열려있는 포트로, 동일한 도커 네트워크에 속해있지 않은 호스트나 외부에서 접근할 수 없다.

도커 PORT

• Port는 EXPOSE 된 컨테이너의 포트를 호스트에 열어주는 것을 의미한다.
• 앞의 포트는 호스트의 포트, 뒤의 포트는 컨테이너의 노출된 포트를 의미한다.
• 즉 동일한 도커 네트워크에 속해있지 않더라도, hostIP와 해당 포트를 알고 있다면 컨테이너에 접근이 가능해 진다.
• 컨테이너의 포트를 호스트와 연결시켜주는 것이므로, 컨테이너 포트와 동일할 필요가 없다
  • 이 말은 다시 말하면, 특정 포트(3306 / 5504 / 6379등) 만을 사용해야하는 어플리케이션에 대해 다양한 포트 번호를 호스트가 사용할 수 있게 되는 것이다.
  • 왜냐하면 특정 포트를 반드시 사용해야 한다는 제약은 컨테이너의 포트에만 적용될 수 있기 때문이다.
    • 3306만을 사용해야하는 mysql을 구동할 때, PORTS를 5587:3306으로 설정한다면 외부에서는 5587로 접근하지만 어플리케이션은 3306 포트를 사용하는 효과를 거둘 수 있는 것이다.