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스테이트풀셋 기본

이 튜토리얼은 스테이트풀셋(StatefulSet)을 이용하여 애플리케이션을 관리하는 방법을 소개한다. 어떻게 스테이트풀셋의 파드를 생성하고, 삭제하며, 스케일링하고, 업데이트하는지 시연한다.

시작하기 전에

튜토리얼을 시작하기 전에 다음의 쿠버네티스 컨셉에 대해 익숙해야 한다.

목적

스테이트풀셋은 상태 유지가 필요한(stateful) 애플리케이션과 분산시스템에서 이용하도록 의도했다. 그러나 쿠버네티스 상에 스테이트풀 애플리케이션과 분산시스템을 관리하는 것은 광범위하고 복잡한 주제이다. 스테이트풀셋의 기본 기능을 보여주기 위해 이 둘을 결합하지 않고, 스테이트풀셋을 사용한 단순 웹 애플리케이션을 배포할 것이다.

이 튜토리얼을 마치면 다음 항목에 대해 익숙해질 것이다.

  • 스테이트풀셋을 어떻게 생성하는지
  • 스테이트풀셋이 어떻게 파드를 관리하는지
  • 스테이트풀셋을 어떻게 삭제하는지
  • 스테이트풀셋은 어떻게 스케일링하는지
  • 스테이트풀셋의 파드는 어떻게 업데이트하는지

스테이트풀셋 생성하기

아래 예제를 이용해서 스테이트풀셋을 생성하자. 이는 스테이트풀셋 개념에서 보인 예제와 유사하다. 이것은 web과 이 스테이트풀셋 파드의 IP 주소를 게시하는 헤드리스 서비스인 nginx 를 생성한다.

application/web/web.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

위에 예제를 다운로드 받아서 파일이름을 web.yaml으로 저장하자.

2개의 터미널창을 사용한다. 첫째 터미널에서 kubectl get을 이용해서 스테이트풀셋의 파드가 생성되는지 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

두 번째 터미널에서 kubectl apply로 web.yaml에 정의된 헤드리스 서비스와 스테이트풀셋을 생성한다.

kubectl apply -f web.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

상기 명령어는 NGINX 웹 서버를 실행하는 2개의 파드를 생성한다. nginx 서비스의 정보를 가져온다.

kubectl get service nginx

NAME      TYPE         CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx     ClusterIP    None         <none>        80/TCP    12s

그리고 web 스테이트풀셋 정보를 가져와서 모두 성공적으로 생성되었는지 확인한다.

kubectl get statefulset web

NAME      DESIRED   CURRENT   AGE
web       2         1         20s

차례대로 파드 생성하기

N개의 레플리카를 가진 스테이트풀셋은 배포 시에 순차적으로 {0..N-1} 순으로 생성된다. 첫째 터미널에서 kubectl get 명령의 출력 내용을 살펴보자. 결국 그 내용은 아래 예와 비슷할 것이다.

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         19s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         18s

참고로 web-1 파드는 web-0 파드가 Running (파드의 단계 참고) 및 Ready (파드의 조건에서 type 참고) 상태가 되기 전에 시작하지 않음을 주의하자.

스테이트풀셋 안에 파드

스테이트풀셋 안에 파드는 고유한 순번과 동일한 네트워크 신원을 가진다.

파드 순번 살펴보기

스테이트풀셋의 파드를 가져오자.

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          1m
web-1     1/1       Running   0          1m

스테이트풀셋 개념에서 언급했듯 스테이트풀셋의 파드는 끈끈하고 고유한 정체성을 가진다. 이 정체성은 스테이트풀셋 컨트롤러에서 각 파드에 주어지는 고유한 순번에 기인한다. 파드의 이름의 형식은 <스테이트풀셋 이름>-<순번> 이다. 앞서 web 스테이트풀셋은 2개의 레플리카를 가졌으므로 web-0 과 web-1 2개 파드를 생성한다.

안정적인 네트워크 신원 사용하기

각 파드는 각 순번에 따른 안정적인 호스트네임을 갖는다. 각 파드에서 hostname 명령어를 실행하도록 kubectl exec를 이용하자.

for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'hostname'; done

web-0
web-1

dnsutils 패키지에서 nslookup 명령을 제공하는 컨테이너를 실행하도록 kubectl run을 이용하자. 파드의 호스트네임에 nslookup을 이용하면 클러스터 내부 DNS 주소를 확인할 수 있다.

kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm

위 명령으로 새로운 셸을 시작한다. 새 셸에서 다음을 실행한다.

# dns-test 컨테이너 셸에서 다음을 실행한다.
nslookup web-0.nginx

출력 결과는 다음과 비슷하다.

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.6

nslookup web-1.nginx
Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.6

(이제 exit 명령으로 컨테이너 셸에서 종료한다.)

헤드리스 서비스의 CNAME은 SRV 레코드를 지칭한다 (Running과 Ready 상태의 각 파드마다 1개). SRV 레코드는 파드의 IP 주소를 포함한 A 레코드 엔트리를 지칭한다.

첫째 터미널에서 스테이트풀셋의 파드를 가져오자.

kubectl get pod -w -l app=nginx

두 번째 터미널에서 스테이트풀셋 내에 파드를 모두 삭제하기 위해 kubectl delete를 이용하자.

kubectl delete pod -l app=nginx
pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted

스테이트풀셋이 재시작되고 두 파드가 Running과 Ready 상태로 전환되도록 기다리자.

kubectl get pod -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     0/1       ContainerCreating   0          0s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         34s

파드의 호스트네임과 클러스터 내부 DNS 엔트리를 보기 위해 kubectl exec과 kubectl run을 이용하자. 먼저, 파드의 호스트네임을 확인한다.

for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- sh -c 'hostname'; done

web-0
web-1

그리고 다음을 실행한다.

kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm /bin/sh

이 명령으로 새로운 셸이 시작된다. 새 셸에서 다음을 실행한다.

# dns-test 컨테이너 셸에서 이것을 실행한다.
nslookup web-0.nginx

출력 결과는 다음과 비슷하다.

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.7

nslookup web-1.nginx
Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.8

(이제 exit 명령으로 컨테이너 셸을 종료한다.)

파드의 순번, 호스트네임, SRV 레코드와 A 레코드이름은 변경되지 않지만 파드의 IP 주소는 변경될 수 있다. 이는 튜토리얼에서 사용하는 클러스터나 다른 클러스터에도 동일하다. 따라서 다른 애플리케이션이 IP 주소로 스테이트풀셋의 파드에 접속하지 않도록 하는 것이 중요하다.

스테이트풀셋의 활성 멤버를 찾아 연결할 경우 헤드리스 서비스(nginx.default.svc.cluster.local)의 CNAME을 쿼리해야 한다. CNAME과 연관된 SRV 레코드는 스테이트풀셋의 Running과 Ready 상태의 모든 파드들을 담고 있다.

애플리케이션에서 이미 활성상태(liveness)와 준비성(readiness) 테스트하는 연결 로직을 구현되어 있다면 파드web-0.nginx.default.svc.cluster.local, web-1.nginx.default.svc.cluster.local)의 SRV레코드를 안정적으로 사용할 수 있어 애플리케이션은 파드가 Running과 Ready 상태로 전환할 때 파드의 주소를 검색할 수 있다.

안정적인 스토리지에 쓰기

web-0과 web-1에 대해 퍼시스턴트볼륨클레임(PersistentVolumeClaim)을 가져오자.

kubectl get pvc -l app=nginx

출력 결과는 다음과 비슷하다.

NAME        STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESSMODES   AGE
www-web-0   Bound     pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           48s
www-web-1   Bound     pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           48s

스테이트풀셋 컨트롤러는 2개의 퍼시스턴트볼륨에 묶인 2개의 퍼시스턴트볼륨클레임을 생성했다.

본 튜토리얼에서 사용되는 클러스터는 퍼시스턴트볼륨을 동적으로 프로비저닝하도록 설정되었으므로 생성된 퍼시스턴트볼륨도 자동으로 묶인다.

NGINX 웹서버는 기본 색인 파일로 /usr/share/nginx/html/index.html을 이용합니다. 스테이트풀셋 spec내의 volumeMounts 필드는 /usr/share/nginx/html 디렉터리가 퍼시스턴트볼륨으로 제공되는지 보증합니다.

파드의 호스트네임을 index.html 파일에 작성하고 NGINX 웹서버가 해당 호스트네임을 제공하는지 확인해보자.

for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'echo $(hostname) > /usr/share/nginx/html/index.html'; done

for i in 0 1; do kubectl exec -it "web-$i" -- curl localhost; done

web-0
web-1

첫째 터미널에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pod -w -l app=nginx

두 번째 터미널에서 스테이트풀셋의 모든 파드를 삭제하자.

kubectl delete pod -l app=nginx

pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted

첫 번째 터미널에서 실행 중인 kubectl get명령어의 출력을 확인하고, 모든 파드가 Running과 Ready 상태로 전환될 때까지 기다리자.

kubectl get pod -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     0/1       ContainerCreating   0          0s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         34s

웹서버에서 자신의 호스트네임을 계속 제공하는지 확인하자.

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

비록 web-0과 web-1이 재스케줄링되어도 계속해서 자신의 호스트네임을 제공하는데 이는 각 퍼시스턴트볼륨클레임에 연관된 퍼시스턴트볼륨이 해당 volumeMounts로 재마운트되기 때문이다. web-0과 web-1의 스케줄링에 관계없이 각각의 퍼시스턴트볼륨은 적절하게 마운트된다.

스테이트풀셋 스케일링

스테이트풀셋을 스케일링하는 것은 레플리카 개수를 늘리거나 줄이는 것을 의미한다. 이것은 replicas 필드를 갱신하여 이뤄진다. kubectl scale이나 kubectl patch을 이용해서 스테이트풀셋을 스케일링할 수 있다.

스케일 업

터미널창에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

다른 터미널창에서 kubectl scale을 이용하여 레플리카 개수를 5로 스케일링하자.

kubectl scale sts web --replicas=5

statefulset.apps/web scaled

첫 번째 터미널에서 실행 중인 kubectl get명령어의 출력을 확인하고, 3개의 추가 파드가 Running과 Ready 상태로 전환될 때까지 기다리자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          2h
web-1     1/1       Running   0          2h
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-2     0/1       Pending   0          0s
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-2     1/1       Running   0         19s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-3     1/1       Running   0         18s
web-4     0/1       Pending   0         0s
web-4     0/1       Pending   0         0s
web-4     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-4     1/1       Running   0         19s

스테이트풀셋 컨트롤러는 레플리카 개수를 스케일링한다. 스테이트풀셋 생성으로 스테이트풀셋 컨트롤러는 각 파드을 순차적으로 각 순번에 따라 생성하고 후속 파드 시작 전에 이전 파드가 Running과 Ready 상태가 될 때까지 기다린다.

스케일 다운

터미널에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

다른 터미널에서 kubectl patch으로 스테이트풀셋을 다시 3개의 레플리카로 스케일링하자.

kubectl patch sts web -p '{"spec":{"replicas":3}}'

statefulset.apps/web patched

web-4와 web-3이 Terminating으로 전환되기까지 기다리자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          3h
web-1     1/1       Running             0          3h
web-2     1/1       Running             0          55s
web-3     1/1       Running             0          36s
web-4     0/1       ContainerCreating   0          18s
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-4     1/1       Running   0          19s
web-4     1/1       Terminating   0         24s
web-4     1/1       Terminating   0         24s
web-3     1/1       Terminating   0         42s
web-3     1/1       Terminating   0         42s

순차 파드 종료

컨트롤러는 순번의 역순으로 한 번에 1개 파드를 삭제하고 다음 파드를 삭제하기 전에 각각이 완전하게 종료되기까지 기다린다.

스테이트풀셋의 퍼시스턴트볼륨클레임을 가져오자.

kubectl get pvc -l app=nginx

NAME        STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESSMODES   AGE
www-web-0   Bound     pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-1   Bound     pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-2   Bound     pvc-e1125b27-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-3   Bound     pvc-e1176df6-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h
www-web-4   Bound     pvc-e11bb5f8-b508-11e6-932f-42010a800002   1Gi        RWO           13h

여전히 5개의 퍼시스턴트볼륨클레임과 5개의 퍼시스턴트볼륨이 있다. 파드의 안전한 스토리지를 탐색하면서 스테이트풀셋의 파드가 삭제될 때에 파드에 마운트된 스테이트풀셋의 퍼시스턴트볼륨이 삭제되지 않은 것을 보았다. 스테이트풀셋 스케일 다운으로 파드 삭제할 때에도 여전히 사실이다.

스테이트풀셋 업데이트하기

쿠버네티스 1.7 이상에서 스테이트풀셋 컨트롤러는 자동 업데이트를 지원한다. 전략은 스테이트풀셋 API 오브젝트의 spec.updateStrategy 필드로 결정된다. 이 기능은 컨테이너 이미지, 스테이트풀셋의 리소스 요청이나 혹은 한계와 레이블과 파드의 어노테이션을 업그레이드하기 위해 사용될 수 있다. RollingUpdate과 OnDelete의 2개의 유효한 업데이트 전략이 있다.

RollingUpdate 업데이트 전략은 스테이트풀셋에서 기본 값이다.

롤링 업데이트

RollingUpdate 업데이트 전략은 스테이트풀셋을 보장하면서 스테이트풀셋 내에 파드를 역순으로 업데이트합니다.

스테이트풀셋 web의 업데이트 전략을 RollingUpdate으로 패치하자.

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate"}}}'

statefulset.apps/web patched

터미널 창에서 스테이트풀셋 web의 컨테이너 이미지를 바꾸도록 또 패치하자.

kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8"}]'

statefulset.apps/web patched

다른 터미널창에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

출력 결과는 다음과 비슷하다.

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          7m
web-1     1/1       Running   0          7m
web-2     1/1       Running   0          8m
web-2     1/1       Terminating   0         8m
web-2     1/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Terminating   0         8m
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       Pending   0         0s
web-2     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-2     1/1       Running   0         19s
web-1     1/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Terminating   0         8m
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         6s
web-0     1/1       Terminating   0         7m
web-0     1/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Terminating   0         7m
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         10s

스테이트풀셋 내에 파드는 순번의 역순으로 업데이트된다. 이 스테이트풀셋 컨트롤러는 각 파드를 종료시키고 다음 파드를 업데이트하기 전에 그것이 Running과 Ready 상태로 전환될 때까지 기다린다. 알아둘 것은 비록 스테이트풀셋 컨트롤러에서 이전 파드가 Running과 Ready 상태가 되기까지 다음 파드를 업데이트하지 않아도 현재 버전으로 파드를 업데이트하다 실패하면 복원한다는 것이다.

업데이트를 이미 받은 파드는 업데이트된 버전으로 복원되고 아직 업데이트를 받지 못한 파드는 이전 버전으로 복원한다. 이런 식으로 컨트롤러는 간헐적인 오류가 발생해도 애플리케이션을 계속 건강하게 유지하고 업데이트도 일관되게 유지하려 한다.

컨테이너 이미지를 살펴보기 위해 파드를 가져오자.

for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

스테이트풀셋의 모든 파드가 지금은 이전 컨테이너 이미지를 실행 중이이다.

단계적으로 업데이트 하기

RollingUpdate 업데이트 전략의 파라미터인 partition를 이용하여 스테이트풀셋의 단계적으로 업데이트할 수 있다. 단계적 업데이트는 스테이트풀셋의 모든 파드를 현재 버전으로 유지하면서 스테이트풀셋의 .spec.template에 변경을 허용한다.

스테이트풀셋 web의 updateStrategy 필드에 partition을 추가하자.

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":3}}}}'

statefulset.apps/web patched

컨테이너의 이미지를 바꾸도록 스테이트풀셋을 또 패치하자.

kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7"}]'

statefulset.apps/web patched

스테이트풀셋의 파드를 삭제하자.

kubectl delete pod web-2

pod "web-2" deleted

파드가 Running과 Ready 상태가 되기까지 기다리자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          4m
web-1     1/1       Running             0          4m
web-2     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running   0         18s

파드의 컨테이너 이미지를 가져오자.

kubectl get pod web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

비록 업데이트 전략이 RollingUpdate이지만 스테이트풀셋은 파드를 그것의 원래 컨테이너로 복원한다. 파드의 순번이 updateStrategy에서 지정된 파티션보다 작기 때문이다.

카나리(Canary) 롤링 아웃

위에서 지정한 partition값을 차감시키면 변경사항을 테스트하기 위해 카나리 롤아웃을 할 수 있다.

스테이트풀셋에 partition을 차감하도록 패치하자.

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":2}}}}'

statefulset.apps/web patched

web-2 파드가 Running과 Ready 상태가 되기까지 기다리자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          4m
web-1     1/1       Running             0          4m
web-2     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running   0         18s

파드의 컨테이너를 가져오자.

kubectl get po web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7

partition을 바꾸면 스테이트풀셋 컨트롤러는 자동으로 web-2 파드를 업데이트하는데 이는 해당 파드의 순번이 partition 이상이기 때문이다.

web-1 파드를 삭제하자.

kubectl delete pod web-1

pod "web-1" deleted

web-1 파드가 Running과 Ready 상태가 되기까지 기다리자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

출력 결과는 다음과 비슷하다.

NAME      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running       0          6m
web-1     0/1       Terminating   0          6m
web-2     1/1       Running       0          2m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Terminating   0         6m
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     1/1       Running   0         18s

web-1 파드의 컨테이너 이미지를 가져오자.

kubectl get pod web-1 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8

web-1 는 원래 환경설정으로 복원되었는데 이는 파드의 순번이 partition보다 작기 때문이다. 스테이트풀셋의 .spec.template이 갱신되면, 지정된 partition 이상의 순번을 가진 모든 파드는 업데이트된다. 미만의 순번을 가진 파드라면 삭제되거나 종료되어 원래 환경설정으로 복원된다.

단계적 롤아웃

카나리 롤아웃에서 했던 방법과 비슷하게 분할된 롤링 업데이트를 이용하여 단계적 롤아웃(e.g. 선형, 기하 또는 지수적 롤아웃)을 수행할 수 있다. 단계적 롤아웃을 수행하려면 컨트롤러가 업데이트를 일시 중지할 순번으로 partition를 정하자.

partition은 현재 2이다. partition을 0으로 바꾸자.

kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":0}}}}'

statefulset.apps/web patched

스테이트풀셋의 모든 파드가 Running과 Ready 상태가 되기까지 기다리자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

출력 결과는 다음과 비슷하다.

NAME      READY     STATUS              RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running             0          3m
web-1     0/1       ContainerCreating   0          11s
web-2     1/1       Running             0          2m
web-1     1/1       Running   0         18s
web-0     1/1       Terminating   0         3m
web-0     1/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Terminating   0         3m
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         3s

스테이트풀셋에 있는 파드의 컨테이너 이미지 상세 정보를 가져오자.

for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done

k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7

partition을 0으로 이동하여 스테이트풀셋에서 계속해서 업데이트 처리를 하도록 허용하였다.

삭제 시 동작

OnDelete 업데이트 전략은 예전 동작(1.6 이하)으로, 이 업데이트 전략을 선택하면 스테이트풀셋 컨트롤러는 스테이트풀셋의 .spec.template 필드에 수정 사항이 발생해도 자동으로 파드를 업데이트하지 않는다. 이 전략은 .spec.template.updateStrategy.type을 OnDelete로 설정하여 선택할 수 있다.

스테이트풀셋 삭제하기

스테이트풀셋은 비종속적(non-cascading), 종속적(cascading) 삭제를 둘 다 지원한다. 비종속적 삭제에서는 스테이트풀셋이 지워질 때에 스테이트풀셋의 파드는 지워지지 않는다. 종속적 삭제에서는 스테이트풀셋과 그에 속한 파드가 모두 지워진다.

비종속적 삭제

터미널창에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

다른 터미널에서는 스테이트풀셋을 지우기 위해 kubectl delete 명령어를 이용하자. 이 명령어에 --cascade=orphan 파라미터가 추가되었다. 이 파라미터는 쿠버네티스에 스테이트풀셋만 삭제하고 그에 속한 파드는 지우지 않도록 요청한다.

kubectl delete statefulset web --cascade=orphan

statefulset.apps "web" deleted

상태를 확인하기 위해 파드를 가져오자.

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          6m
web-1     1/1       Running   0          7m
web-2     1/1       Running   0          5m

비록 web이 삭제되고 있어도, 모든 파드는 여전히 Running과 Ready 상태이다. web-0을 삭제하자.

kubectl delete pod web-0

pod "web-0" deleted

스테이트풀셋의 파드를 가져오자.

kubectl get pods -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-1     1/1       Running   0          10m
web-2     1/1       Running   0          7m

스테이트풀셋 web이 삭제되는 동안 web-0은 재시작하지 않았다.

첫째 터미널에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

두 번째 터미널에서 스테이트풀셋을 다시 생성하자. nginx 서비스(가지지 말았어야 하는)를 삭제하기 전까지는 그 서비스가 이미 존재한다는 에러를 볼 것이라는 것을 명심하자.

kubectl apply -f web.yaml

statefulset.apps/web created
service/nginx unchanged

이 에러는 무시하자. 이것은 다만 해당 서비스가 있더라도 nginx 헤드리스 서비스를 생성하려고 했음을 뜻한다.

첫째 터미널에서 실행 중인 kubectl get 명령어의 출력을 살펴보자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-1     1/1       Running   0          16m
web-2     1/1       Running   0          2m
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         18s
web-2     1/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m
web-2     0/1       Terminating   0         3m

web 스테이트풀셋이 다시 생성될 때 먼저 web-0 시작한다. web-1은 이미 Running과 Ready 상태이므로 web-0이 Running과 Ready 상태로 전환될 때는 이 파드에 적용됐다. 스테이트풀셋에 replicas를 2로 하고 web-0을 재생성했다면 web-1이 이미 Running과 Ready 상태이고, web-2은 종료되었을 것이다.

파드의 웹서버에서 제공한 index.html 파일 내용을 다른 관점으로 살펴보자.

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

스테이트풀셋과 web-0 파드를 둘 다 삭제했으나 여전히 index.html 파일에 입력했던 원래 호스트네임을 제공한다. 스테이트풀셋은 파드에 할당된 퍼시스턴트볼륨을 결코 삭제하지 않기때문이다. 다시 스테이트풀셋을 생성하면 web-0을 시작하며 원래 퍼시스턴트볼륨을 다시 마운트한다.

단계식 삭제

터미널창에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

다른 터미널창에서 스테이트풀셋을 다시 지우자. 이번에는 --cascade=orphan 파라미터를 생략하자.

kubectl delete statefulset web

statefulset.apps "web" deleted

첫째 터미널에서 실행 중인 kubectl get 명령어의 출력을 살펴보고 모든 파드가 Terminating 상태로 전환될 때까지 기다리자.

kubectl get pods -w -l app=nginx

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Running   0          11m
web-1     1/1       Running   0          27m
NAME      READY     STATUS        RESTARTS   AGE
web-0     1/1       Terminating   0          12m
web-1     1/1       Terminating   0         29m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-0     0/1       Terminating   0         12m
web-1     0/1       Terminating   0         29m
web-1     0/1       Terminating   0         29m
web-1     0/1       Terminating   0         29m

스케일 다운 섹션에서 보았듯 파드는 각 순번의 역순으로 하나씩 종료된다. 파드가 종료될 때 스테이트풀 컨트롤러는 이전 파드가 완전히 종료되기까지 기다린다.

kubectl delete service nginx

service "nginx" deleted

스테이트풀셋과 헤드리스 서비스를 한번 더 다시 생성하자.

kubectl apply -f web.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

스테이트풀셋의 모든 파드가 Running과 Ready 상태로 전환될 때 index.html 파일 내용을 검색하자.

for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done

web-0
web-1

스테이트풀셋과 그 내부의 모든 파드를 삭제했지만 퍼시스턴트볼륨이 마운트된 채로 다시 생성되고 web-0과 web-1은 계속 각 호스트네임을 제공한다.

최종적으로 nginx 서비스를 삭제한다.

kubectl delete service nginx

service "nginx" deleted

그리고 web 스테이트풀셋을 삭제한다.

kubectl delete statefulset web

statefulset "web" deleted

파드 관리 정책

일부 분산 시스템의 경우 스테이트풀셋의 순서 보증은 불필요하거나 바람직하지 않다. 이러한 시스템은 고유성과 신원만 필요하다. 이를 해결하기 위해 쿠버네티스 1.7에서 .spec.podManagementPolicy를 스테이트풀셋 API 오브젝트에 도입했다.

OrderedReady 파드 관리

OrderedReady 파드 관리는 스테이트풀셋에서는 기본이다. 이는 스테이트풀셋 컨트롤러가 지금까지 위에서 설명했던 순서를 보증함을 뜻한다.

Parallel 파드 관리

Parallel 파드 관리는 스테이트풀셋 컨트롤러가 모든 파드를 병렬로 시작하고 종료하는 것으로, 다른 파드를 시작/종료하기 전에 파드가 Running과 Ready 상태로 전환되거나 완전히 종료되기까지 기다리지 않음을 뜻한다. 이 옵션은 스케일링 동작에만 영향을 미치며, 업데이트 동작에는 영향을 미치지 않는다.

application/web/web-parallel.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  podManagementPolicy: "Parallel"
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

상기 예제를 다운로드받아 파일 이름을 web-parallel.yaml로 저장하자.

이 매니페스트는 web 스테이트풀셋의 .spec.podManagementPolicy이 Parallel인 것 말고는 이전에 다운로드 받았던 것과 동일하다.

터미널에서 스테이트풀셋의 파드를 감시하자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

다른 터미널에서 매니페스트 안에 스테이트풀셋과 서비스를 생성하자.

kubectl apply -f web-parallel.yaml

service/nginx created
statefulset.apps/web created

첫째 터미널에서 실행했던 kubectl get 명령어의 출력을 살펴보자.

kubectl get pod -l app=nginx -w

NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
web-0     0/1       Pending   0          0s
web-0     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-1     0/1       Pending   0         0s
web-0     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-1     0/1       ContainerCreating   0         0s
web-0     1/1       Running   0         10s
web-1     1/1       Running   0         10s

스테이트풀셋 컨트롤러는 web-0와 web-1를 둘 다 동시에 시작했다.

두 번째 터미널을 열어 놓고 다른 터미널창에서 스테이트풀셋을 스케일링하자.

kubectl scale statefulset/web --replicas=4

statefulset.apps/web scaled

kubectl get 명령어를 실행 중인 터미널의 출력을 살펴보자.

web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         0s
web-3     0/1       Pending   0         7s
web-3     0/1       ContainerCreating   0         7s
web-2     1/1       Running   0         10s
web-3     1/1       Running   0         26s

스테이트풀셋은 두 개의 새 파드를 시작하였다. 두 번째 것을 런칭하기 위해 먼저 런칭한 것이 Running과 Ready 상태가 될 때까지 기다리지 않는다.

정리하기

정리의 일환으로 kubectl 명령을 실행할 준비가 된 두 개의 터미널이 열려 있어야 한다.

kubectl delete sts web
# sts는 statefulset의 약자이다.

kubectl get 명령으로 해당 파드가 삭제된 것을 확인할 수 있다.

kubectl get pod -l app=nginx -w

web-3     1/1       Terminating   0         9m
web-2     1/1       Terminating   0         9m
web-3     1/1       Terminating   0         9m
web-2     1/1       Terminating   0         9m
web-1     1/1       Terminating   0         44m
web-0     1/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-3     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-2     0/1       Terminating   0         9m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-1     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
web-0     0/1       Terminating   0         44m
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web-3     0/1       Terminating   0         9m
web-3     0/1       Terminating   0         9m
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삭제하는 동안, 스테이트풀셋은 모든 파드를 동시에 삭제한다. 해당 파드를 삭제하기 전에 그 파드의 순서상 후계자를 기다리지 않는다.

kubectl get 명령어가 실행된 터미널을 닫고 nginx 서비스를 삭제하자.

kubectl delete svc nginx
최종 수정 October 28, 2021 at 4:13 AM PST : Update outdated in dev-1.22-ko.2(67-71) (6d18d306c2)