노드 - Node

본 포스팅은 Kubernetes Official Documents를 기반으로 한다.

노드

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# 노드

쿠버네티스는 컨테이너를 파드 내에 배치하고, 노드에서 실행함으로 워크로드를 구동한다. 노드는 클러스터에 따라 가상 또는 물리적 머신일 수 있다.

 

각 노드는 컨트롤 플레인에 의해 관리되며 파드를 실행하는 데 필요한 서비스를 포함한다.

 

일반적으로 클러스터에서는 여러 개의 노드가 존재한다.

 

노드의 컴포넌트에는 kubelet, CRI, kube-proxy가 포함된다.

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# 관리

API Server에 노드를 추가하는 주요 방법은 아래의 두 가지가 존재한다.

1. 노드의 kubelet으로 컨트롤 플레인에 자체 등록
2. 사용자가 노드 오브젝트를 수동으로 추가

노드 오브젝트 또는 노드의 kubelet으로 자체 등록한 후 컨트롤 플레인은 새 노드 오브젝트가 유효한지 확인한다.

 

예를 들어, 다음 JSON 매니페스트에서 노드 오브젝트를 만들 수 있다.

{
  "kind": "Node",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "name": "10.240.79.157",
    "labels": {
      "name": "my-first-k8s-node"
    }
  }
}

 

쿠버네티스는 내부적으로 노드 오브젝트를 생성한다. 쿠버네티스는 kubelet이 노드의 metadata.name 필드와 일치하는 API 서버에 등록이 되어 있는지 확인한다.

 

노드가 정상이면(필요한 모든 서비스가 실행 중인 경우) 파드를 실행할 수 있게 된다. 그렇지 않으면, 해당 노드는 정상이 될 때까지 모든 클러스터 활동에 대해 무시된다.

 

참고:
쿠버네티스는 유효하지 않은 노드 오브젝트를 유지하고, 노드가 정상적인지 확인한다.

상태 확인을 중지하려면 사용자 또는 컨트롤러에서 노드 오브젝트를 명시적으로 삭제해야한다.

 

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노드 이름 고유성

이름은 노드를 식별한다. 두 노드는 동시에 같은 이름을 가질 수 없다(네임 스페이스 범위를 갖기 때문이기도 함).

 

쿠버네티스는 또한 같은 이름의 리소스가 동일한 객체라고 가정한다. 노드의 경우, 동일한 이름을 사용하는 인스턴스가 동일한 상태(네트워크 설정, 루트 디스크 내용)와 노드 레이블과 같은 동일한 속성을 갖는다고 암시적으로 가정한다.

 

인스턴스가 이름을 변경하지 않고 수정된 경우, 이로 인해 불일치가 발생할 수 있다.

 

노드를 대폭 교체하거나 업데이트해야 하는 경우, 기존 노드 오브젝트를 먼저 API 서버에서 제거하고 업데이트 후 다시 추가해야 한다.

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Node Self-Registrtaion - 자체 등록

kubelet 플래그 --register-node가 참(기본값)일 경우, kubelet은 API 서버에 스스로 등록을 시도한다.

 

이는 대부분의 배포판에서 사용된다.

 

자체 등록에 대해, kubelet은 다음 옵션과 함께 시작된다.

 

• --kubeconfig: apiserver에 스스로 인증하기 위한 자격 증명에 대한 경로
• --cloud-provider - 자신에 대한 메터데이터를 읽기 위해 어떻게 클라우드 제공자와 소통할지에 대한 방법
• --register-node - 자동으로 API 서버에 등록.
• --register-with-taints - 주어진 테인트(taint) 리스트(콤마로 분리된 <key>=<value>:<effect>)를 가진 노드 등록. register-node가 거짓이면 동작 안 함.
• --node-ip - 노드의 IP 주소.
• --node-labels - 클러스터에 노드를 등록할 때 추가 할 레이블 (NodeRestriction admission plugin에 의해 적용되는 레이블 제한 사항 참고).
• --node-status-update-frequency - 얼마나 자주 kubelet이 API 서버에 해당 노드 상태를 게시할 지 정의.

 

Node authorization mode와 NodeRestriction admission plugin이 활성화 되면, 각 kubelet은 자신이 속한 노드의 리소스에 대해서만 생성/수정할 권한을 가진다.

 

참고:
노드 구성을 업데이트 해야 하는 경우 API 서버에 노드를 다시 등록하는 것이 좋다. 예를 들어 kubelet이 --node-labels의 새로운 구성으로 다시 시작되더라도, 동일한 노드 이름이 사용된 경우 레이블이 해당 노드의 등록에 설정되기 땜누에 변경 사항이 적용되지 않는다.

노드에 이미 스케줄된 파드는 해당 노드 구성이 kubelet 재시작에 의해 변경된 경우 오작동하거나 문제를 일으킬 수 있다.

예를 들어 이미 실행 중인 파드가 노드에 할당된 새 레이블에 대해 taint될 수 있는 반면, 해당 파드와 호환되지 않는 다른 파드는 새 레이블을 기반으로 스케줄링된다.

노드 재등록(re-registration)은 모든 파드를 비우고(drain) 다시 적절하게 스케줄링되도록 한다.

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수동 노드 관리

kubectl을 사용해서 노드 오브젝트를 생성하고 수정할 수 있다.

 

노드 오브젝트를 수동으로 생성하려면 kubelet 플래그를 '--register-node=false'로 설정한다.

 

--register-node 설정과 관계 없이 노드 오브젝트를 수정할 수 있다. 예를 들어 기존 노드에 레이블을 설정하거나, 스케줄 불가로 표시하는 것이 가능하다.

 

파드의 노드 셀렉터와 함께 노드의 레이블을 사용해서 스케줄링을 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용 가능한 노드의 하위 집합에서만 실행되도록 파드를 제한할 수 있다(taint).

 

노드를 스케줄 불가로 표시하면 스케줄러가 해당 노드에 새 파드를 배치할 수 없지만, 노드에 있는 기존 파드에는 영향을 미치지 않는다. 이는 노드 재부팅 또는 기타 유지보수 준비 단계에서 유용하다.

 

노드를 스케줄 불가로 표시하려면 다음을 실행한다.

kubectl cordon $NODENAME

 

보다 자세한 내용은 안전하게 노드를 드레인(drain)하기 를 참고한다.

 

참고:
데몬셋(DaemonSet)에 포함되는 일부 파드는 스케줄 불가 노드에서 실행될 수 있다. 일반적으로 데몬셋은 워크로드 애플리케이션을 비우는 경우에도 노드에서 실행되어야 하는 노드 로컬 서비스를 제공한다.

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# 노드 상태

노드의 상태는 다음의 정보를 포함한다.

• 주소
• 컨디션
• 용량과 할당가능
• 정보

kubectl 을 사용해서 노드 상태와 기타 세부 정보를 볼수 있다.

 

kubectl describe node <insert-node-name-here>

 

주소

이 필드의 용법은 클라우드 제공사업자 또는 베어메탈 구성에 따라 다양하다.

• HostName: 노드의 커널에 의해 알려진 호스트명이다. --hostname-override 파라미터를 통해 치환될 수 있다.
• ExternalIP: 일반적으로 노드의 IP 주소는 외부로 라우트 가능 (클러스터 외부에서 이용 가능) 하다 .
• InternalIP: 일반적으로 노드의 IP 주소는 클러스터 내에서만 라우트 가능하다.

 

컨디션

conditions 필드는 모든 Running 노드의 상태를 기술한다. 컨디션의 예로 다음을 포함한다.

 

노드 컨디션	설명
Ready	노드가 상태 양호하며 파드를 수용할 준비가 되어 있는 경우 True, 노드의 상태가 불량하여 파드를 수용하지 못할 경우 False, 그리고 노드 컨트롤러가 마지막 node-monitor-grace-period동안 노드로부터 응답을 받지 못한 경우 Unknown
DiskPressure	스크 사이즈 상에 압박이 있는 경우, 즉 디스크 용량이 넉넉치 않은 경우 `True`, 반대의 경우 `False`
MemoryPressure	노드 메모리 상에 압박이 있는 경우, 즉 노드 메모리가 넉넉치 않은 경우 `True`, 반대의 경우 `False`
PIDPressure	프로세스 상에 압박이 있는 경우, 즉 노드 상에 많은 프로세스들이 존재하는 경우 `True`, 반대의 경우 `False`
NetworkUnavailable	노드에 대해 네트워크가 올바르게 구성되지 않은 경우 `True`, 반대의 경우 `False`

 

참고:
 커맨드 라인 도구를 사용해서 통제된(cordoned) 노드의 세부 정보를 출력하는 경우 조건에는 SchedulingDisabled
 이 포함된다. SchedulingDisabled 은 쿠버네티스 API의 조건이 아니며, 대신 통제된(cordoned) 노드는 사양에 스케줄 불가로 표시된다.

 

쿠버네티스 API에서, 노드의 컨디션은 노드 리소스의 .status 부분에 표현된다. 예를 들어 다음의 JSON은 상태가 양호한 노드를 의미한다.

"conditions": [
  {
    "type": "Ready",
    "status": "True",
    "reason": "KubeletReady",
    "message": "kubelet is posting ready status",
    "lastHeartbeatTime": "2019-06-05T18:38:35Z",
    "lastTransitionTime": "2019-06-05T11:41:27Z"
  }
]

 

ready 컨디션의 status가 pod-eviction-timeout보다 더 길게 Unkown 또는 False로 유지되는 경우, 노드 컨트롤러가 해당 노드에 할당된 전체 파드에 대해 API를 이용한 축출을 트리거한다.

 

기본 축출 타임아웃 기간은 5분이다. 노드에 접근이 불가할 때와 같은 경우, API 서버는 노드 상의 kubelet과 통신이 불가하다. API 서버와의 통신이 재개될 때까지 파드 삭제에 대한 결정은 노드의 kubelet에 전해딜 수 없다.

 

그 사이, 삭제되도록 스케줄 되어진 파드는 분할된 노드 상에서 계속 동작할 수 있다.

 

노드 컨트롤러가 클러스터 내 동작 중지된 것을 확신할 때까지 파드를 강제로 삭제하지 않는다. 파드가 Terminating 또는 Unknown 상태로 있을 때 접근 불가한 노드 상에서 동작되고 있는 것을 확인할 수도 있다.

 

노드가 영구적으로 클러스터에서 삭제되었는지에 대한 여부를 쿠버네티스가 기반 인프라로부터 유추할 수 없는 경우, 노드가 클러스터를 영구적으로 탈퇴하게 되면, 클러스터 관리자는 손수 노드 오브젝트를 삭제해야 할 수도 있다.

 

쿠버네티스에서 노드 오브젝트를 삭제하면, 노드 상에서 동작 중인 모든 파드 오브젝트가 API 서버로부터 삭제되며 파드가 사용하던 이름을 다시 사용할 수 있게 된다.

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용량과 할당 가능

노드 상에서 사용 가능한 리소스를 나타낸다. 리소스에는 CPU, 메모리, 그리고 노드 상으로 스케줄 되어질 수 있는 최대 파드 수가 있다.

 

용량 블록의 필드는 노드에 있는 리소스의 총량을 나타낸다. 할당가능 블록은 일반 파드에서 사용할 수 있는 노드의 리소스 양을 나타낸다.

 

정보

커널 버전, 쿠버네티스 버전 (kubelet과 kube-proxy 버전), 컨테이너 런타임 상세 정보 및 노드가 사용하는 운영 체제가 무엇인지와 같은 노드에 대한 일반적인 정보가 기술된다. 이 정보는 Kubelet이 노드에서 수집하여 쿠버네티스 API로 전송한다,

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# HeartBeat - 하트비트

쿠버네티스 노드가 보내는 하트비트는 클러스터가 개별 노드의 가용성을 판단할 수 있도록 도움을 주고, 장애가 발견된 경우 조치를 할 수 있게 한다.

 

노드에는 두 가지 형태의 하트비트가 존재한다.

• 노드의 .status에 대한 업데이트
• kube-node-lease 네임스페이스 내의 리스(Lease) 오브젝트. 각 노드는 연관된 리스 오브젝트를 갖는다.

 

노드의 .status에 비하면, Lease는 경량의 리소스이다. 큰 규모의 클러스터에서는 리스를 하트비트에 사용하여 업데이트로 인한 성능 영향을 줄일 수 있다.

 

kubelet은 노드의 .status 생성과 업데이트 및 관련된 리스의 업데이트를 담당한다.

 

• kubelet은 상태가 변경되거나 설정된 인터벌보다 오래 업데이트가 없는 경우 노드의 .status를 업데이트한다. 노드의 .status 업데이트에 대한 기본 인터벌은 접근이 불가능한 노드에 대한 타임아웃인 40초 보다 훨씬 긴 5분이다.
• kubelet은 리스 오브젝트를 (기본 업데이트 인터벌인) 매 10초마다 생성하고 업데이트한다. 리스 업데이트는 노드의 .status 업데이트와는 독립적이다. 만약 리스 업데이트가 실패하면, kubelet은 200밀리초에서 시작하고 7초의 상한을 갖는 지수적 백오프를 사용해서 재시도한다

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Node Controller

노드 컨트롤러는 노드의 다양한 측면을 관리하는 쿠버네티스 컨트롤 플레인 컴포넌트이다.

 

노드 컨트롤러는 노드가 생성되어 유지되는 동안 다양한 역할을 한다.

 

첫 번째는 등록 시점에(CIDR 할당이 사용토록 설정된 경우) 노드에 CIDR 블럭을 할당하는 것이다.

 

두 번째는 노드 컨트롤러의 내부 노드 리스트를 CSP의 사용 가능한 머신 리스트 정보를 근거로 최신 상태로 유지하는 것이다.

 

클라우드 환경에서 동작 중일 경우, 노드 상태가 불량할 때마다, 노드 컨트롤러는 해당 노드용 VM이 여전히 사용 가능한지에 대해 CSP에게 묻는다. 사용 가능하지 않을 경우, 노드 컨트롤러는 노드 리스트로부터 그 노드를 삭제한다.

 

세 번째는 노드의 동작 상태를 모니터링하는 것이다. 노드 컨트롤러는 다음을 담당한다.

 

• 노드가 접근 불가능(unreachable) 상태가 되는 경우, 노드의 .status 필드의 Ready 컨디션을 업데이트한다. 이 경우에는 노드 컨트롤러가 Ready 컨디션을 Unknown으로 설정한다.
• 노드가 계속 접근 불가능 상태로 남아있는 경우, 해당 노드의 모든 파드에 대해서 API를 이용한 축출을 트리거한다. 기본적으로, 노드 컨트롤러는 노드를 Unknown으로 마킹한 뒤 5분을 기다렸다가 최초의 축출 요청을 시작한다.

 

기본적으로, 노드 컨트롤러는 5 초마다 각 노드의 상태를 체크한다. 체크 주기는 kube-controller-manager 구성 요소의 --node-monitor-period 플래그를 이용하여 설정할 수 있다.

 

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축출 빈도 제한

일반적으로, 노드 컨트롤러는 초당 --node-eviction-rate(기본값 0.1)로 축출 속도를 제한한다.

 

이 말은 10초당 1개의 노드를 초과하여 파드 축출을 하지 않는다는 의미이다.

 

노드 축출 행위는 주어진 가용성 영역 내 하나의 노드 상태가 불량할 경우 변화한다. 노드 컨트롤러는 영역 내 동시에 상태가 불량한 노드의 비율이 얼마나 되는지를 체크한다(Ready 컨디션을 Unkown 또는 False를 갖는 노드).

 

• 상태가 불량한 노드의 비율이 최소 --unhealthy-zone-threshold (기본값 0.55)가 되면 축출 속도가 감소한다.
• 클러스터가 작으면 (즉 --large-cluster-size-threshold 노드 이하면 - 기본값 50) 축출이 중지된다.
• 이외의 경우, 축출 속도는 초당 --secondary-node-eviction-rate(기본값 0.01)로 감소된다.

이 정책들이 가용성 영역 단위로 실행되어지는 이유는 나머지가 연결되어 있는 동안 하나의 가용성 영역이 컨트롤 플레인으로부터 분할될 수 있기 때문이다.

 

만약 클러스터가 여러 CSP의 가용성 영역에 걸쳐 있지 않는 이상, 축출 매커니즘은 영역 별 가용성을 고려하지 않는다.

 

노드가 가용성 영역들에 퍼져 있는 주된 이유는, 하나의 전체 영역에서 장애가 발생할 경우 워크로드를 양호한 가용 영역으로 이전할 수 있게 하기 위해서이다.

 

그러므로, 하나의 영역 내 모든 노드들의 상태가 불량하면 노드 컨트롤러는 --node-eviction-rate 의 정상 속도로 축출한다.

 

코너 케이스란 모든 영역이 완전히 상태불량한 경우이다. 이런 경우, 노드 컨트롤러는 컨트롤 플레인과 노드 간 연결이 문제가 있는 것으로 간주하고 축출을 실행하지 않는다. (중단 이후 일부 노드와 통신이 가능해지면, 노드 컨트롤러는 상태가 양호하지 않거나 접근이 불가능한 나머지 노드에서 파드를 축출한다. )

 

또한, 노드 컨트롤러는 파드가 테인트를 허용하지 않을 때 NoExecute 테인트 상태의 노드에서 동작하는 파드에 대한 축출을 책임진다.

 

추가로, 노드 컨트롤러로는 연결할 수 없거나, 준비되지 않은 노드와 같은 문제에 상응하는 테인트를 추가한다. 이는 스케줄러가 비정상적인 노드에 파드를 배치하지 않게 한다.

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# 리소스 용량 추적

노드 오브젝트는 노드 리소스 용량에 대한 정보(사용 가능한 메모리의 양과 CPU의 수)를 추적한다.

 

노드의 자체 등록은 등록하는 중에 용량을 보고한다. 수동으로 노드를 추가하는 경우, 추가할 때 노드의 용량 정보를 설정해야 한다.

 

쿠버네티스 스케줄러는 노드 상에 모든 노드에 대한 충분한 리소스가 존재하도록 보장한다. 스케줄러는 노드 상에 컨테이너에 대한 요청의 합이 노드 용량보다 더 크지 않도록 체크한다.

 

요청의 합은 kubelet에서 관리하는 모든 컨테이너를 포함하지만, 컨테이너 런타임에 의해 직접적으로 시작된 ㅋ너테이너는 제외되고 kubelet 컨트롤 범위 밖에서 실행되는 모든 프로세스도 제외된다.

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#그레이스풀(Graceful) 노드 셧다운(shutdown)

kubelet은 노드 시스템 셧다운을 감지하고 노드에서 실행 중인 파드를 종료하려고 시도한다.

 

kubelet은 노드가 종료되는 동안 파드가 일반 파드 종료 프로세스를 따르도록 한다.

 

그레이스풀 노드 셧다운 기능은 systemd inhibitor locks를 사용하여 주어진 기간 동안 노드의 종료를 지연시키므로 systemd에 의존한다.

 

그레이스풀 노드 셧다운은 1.21에서 기본적으로 활성화된 GracefulNodeShutdown 기능 게이트로 제어된다.

 

기본적으로, shutdownGracePeriod 및 shutdownGracePeriodCriticalPods 는 모두 0으로 설정되어 있으므로, 그레이스풀 노드 셧다운 기능이 활성화되지 않는다. 

 

 기능을 활성화하려면, 두 개의 kubelet 구성 설정을 적절하게 구성하고 0이 아닌 값으로 설정해야 한다.

 

그레이스풀 셧다운 중에 kubelet은 다음의 두 단계로 파드를 종료한다.

 

1. 노드에서 실행 중인 일반 파드를 종료시킨다.
2. 노드에서 실행 중인 중요(critical) 파드를 종료시킨다.

 

그레이스풀 노드 셧다운 기능은 두 개의 KubeletConfiguration 옵션으로 구성된다.

• shutdownGracePeriod:
  • 노드가 종료를 지연해야 하는 총 기간을 지정한다. 이것은 모든 일반 및 중요 파드의 파드 종료에 필요한 총 유예 기간에 해당한다.
• shutdownGracePeriodCriticalPods:
  • 노드 종료 중에 중요 파드를 종료하는 데 사용되는 기간을 지정한다. 이 값은 shutdownGracePeriod 보다 작아야 한다.

예를 들어, shutdownGracePeriod=30s, shutdownGracePeriodCriticalPods=10s 인 경우, kubelet은 노드 종료를 30초까지 지연시킨다. 종료하는 동안 처음 20(30-10)초는 일반 파드의 유예 종료에 할당되고, 마지막 10초는 중요 파드의 종료에 할당된다.

 

참고:
그레이스풀 노드 셧다운 과정에서 축출된 파드는 셧다운(shutdown)된 것으로 표시된다. kubectl get pods 명령을 실행하면 축출된 파드의 상태가 Terminated으로 표시된다. 그리고 kubectl describe pod 명령을 실행하면 노드 셧다운으로 인해 파드가 축출되었음을 알 수 있다.

Reason: Terminated Message:
Pod was terminated in response to imminent node shutdown.

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# 논 그레이스풀 노드 셧다운

전달한 명령이 kubelet에서 사용하는 금지 잠금 메커니즘(inhibitor locks mechanism)을 트리거하지 않거나, 또는 사용자 오류(예: ShutdownGracePeriod 및 ShutdownGracePeriodCriticalPods가 제대로 설정되지 않음)로 인해 kubelet의 노드 셧다운 관리자(Node Shutdown Mananger)가 노드 셧다운 액션을 감지하지 못할 수 있다.

 

노드가 셧다운되었지만 kubelet의 노드 셧다운 관리자가 이를 감지하지 못하면, 스테이트풀셋에 속한 파드는 셧다운된 노드에 '종료 중(terminating)' 상태로 고착되어 다른 동작 중인 노드로 이전될 수 없다.

 

 이는 셧다운된 노드의 kubelet이 파드를 지울 수 없어서 결국 스테이트풀셋이 동일한 이름으로 새 파드를 만들 수 없기 때문이다. 

 

만약 파드가 사용하던 볼륨이 있다면, 볼륨어태치먼트(VolumeAttachment)도 기존의 셧다운된 노드에서 삭제되지 않아 결국 파드가 사용하던 볼륨이 다른 동작 중인 노드에 연결(attach)될 수 없다.

 

 결과적으로, 스테이트풀셋에서 실행되는 애플리케이션이 제대로 작동하지 않는다.

 

기존의 셧다운된 노드가 정상으로 돌아오지 못하면, 이러한 파드는 셧다운된 노드에 '종료 중(terminating)' 상태로 영원히 고착될 것이다.

 

위와 같은 상황을 완화하기 위해, 사용자가 node.kubernetes.io/out-of-service 테인트를 NoExecute 또는 NoSchedule 값으로 추가하여 노드를 서비스 불가(out-of-service) 상태로 표시할 수 있다. 

 

kube-controller-manager에 NodeOutOfServiceVolumeDetach기능 게이트 가 활성화되어 있고, 노드가 이 테인트에 의해 서비스 불가 상태로 표시되어 있는 경우, 노드에 매치되는 톨러레이션이 없다면 노드 상의 파드는 강제로 삭제될 것이고, 노드 상에서 종료되는 파드에 대한 볼륨 해제(detach) 작업은 즉시 수행될 것이다. 이를 통해 서비스 불가 상태 노드의 파드가 빠르게 다른 노드에서 복구될 수 있다.

 

논 그레이스풀 셧다운 과정 동안, 파드는 다음의 두 단계로 종료된다.

 

1. 매치되는 out-of-service 톨러레이션이 없는 파드를 강제로 삭제한다.
2. 이러한 파드에 대한 볼륨 해제 작업을 즉시 수행한다.

참고:
- node.kubernetes.io/out-of-service 테인트를 추가하기 전에, 노드가 완전한 셧다운 또는 전원 꺼짐 상태에 있는지 (재시작 중인 것은 아닌지) 확인한다.
- 사용자가 서비스 불가 상태 테인트를 직접 추가한 것이기 때문에, 파드가 다른 노드로 옮겨졌고 셧다운 상태였던 노드가 복구된 것을 확인했다면 사용자가 서비스 불가 상태 테인트를 수동으로 제거해야 한다.

 

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파드 우선순위 기반 그레이스풀 노드 셧다운

그레이스풀 노드 셧다운 시 파드 셧다운 순서에 더 많은 유연성을 제공할 수 있도록, 클러스터에 프라이어리티클래스(PriorityClass) 기능이 활성화되어 있으면 그레이스풀 노드 셧다운 과정에서 파드의 프라이어리티클래스가 고려된다. 이 기능으로 그레이스풀 노드 셧다운 시 파드가 종료되는 순서를 클러스터 관리자가 프라이어리티 클래스 기반으로 명시적으로 정할 수 있다.

 

Graceful Shutdown 기능은 파드를 중요하지 않은(non-critical) 파드와 중요한(critical) 파드 2단계(phase)로 구분하여 종료시킨다.

 

 셧다운 시 파드가 종료되는 순서를 명시적으로 더 상세하게 정해야 한다면, 파드 우선순위 기반 그레이스풀 노드 셧다운을 사용할 수 있다.

 

그레이스풀 노드 셧다운 과정에서 파드 우선순위가 고려되기 때문에, 그레이스풀 노드 셧다운이 여러 단계로 일어날 수 있으며, 각 단계에서 특정 프라이어리티 클래스의 파드를 종료시킨다. 정확한 단계와 단계별 셧다운 시간은 kubelet에 설정할 수 있다.

 

다음과 같이 클러스터에 커스텀 파드 프라이어리티 클래스가 있다고 가정하자.

Pod PriorityClass Class Name	Pod  PriorityClass Class Value
custom-class-a	100000
custom-class-b	10000
custom-class-c	1000
regular/unset	0

 

kubelet 환경 설정 안의 shutdownGracePeriodByPodPriority 설정은 다음과 같을 수 있다.

 

Pod  PriorityClass Class Value	종료 대기 시간
100000	10s
10000	180s
1000	120s
0	60s

 

이를 나타내는 kubelet 환경 설정 YAML은 다음과 같다.

shutdownGracePeriodByPodPriority:
  - priority: 100000
    shutdownGracePeriodSeconds: 10
  - priority: 10000
    shutdownGracePeriodSeconds: 180
  - priority: 1000
    shutdownGracePeriodSeconds: 120
  - priority: 0
    shutdownGracePeriodSeconds: 60

 

위의 표에 의하면 priority 값이 100000 이상인 파드는 종료까지 10초만 주어지며, 10000 이상 ~ 100000 미만이면 180초, 1000 이상 ~ 10000 미만이면 120초가 주어진다. 마지막으로, 다른 모든 파드는 종료까지 60초가 주어질 것이다.

 

모든 클래스에 대해 값을 명시할 필요는 없다. 예를 들어, 대신 다음과 같은 구성을 사용할 수도 있다.

 

Pod  PriorityClass Class Value	종료 대기 시간
100000	300s
1000	120s
0	60s

 

위의 경우, custom-class-b에 속하는 파드와 custom-class-c에 속하는 파드는 동일한 종료 대기 시간을 갖게 될 것이다.

 

특정 범위에 해당되는 파드가 없으면, kubelet은 해당 범위에 해당되는 파드를 위해 기다려 주지 않는다. 대신, kubelet은 즉시 다음 프라이어리티 클래스 값 범위로 넘어간다.

 

기능이 활성화되어 있지만 환경 설정이 되어 있지 않으면, 순서 지정 동작이 수행되지 않을 것이다.

 

이 기능을 사용하려면 GracefulNodeShutdownBasedOnPodPriority 기능 게이트를 활성화해야 하고, kubelet config의 ShutdownGracePeriodByPodPriority를 파드 프라이어리티 클래스 값과 각 값에 대한 종료 대기 시간을 명시하여 지정해야 한다.

참고:
- 그레이스풀 노드 셧다운 과정에서 파드 프라이어리티를 고려하는 기능은 쿠버네티스 v1.23에서 알파 기능으로 도입되었다.
- 쿠버네티스 1.28에서 이 기능은 베타 상태이며 기본적으로 활성화되어 있다.

 

graceful_shutdown_start_time_seconds 및 graceful_shutdown_end_time_seconds 메트릭은 노드 셧다운을 모니터링하기 위해 kubelet 서브시스템에서 방출된다.

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# Swap 메모리 관리

쿠버네티스 1.22 이전에는 노드가 Swap Memory를 지원하지 않았다. 그리고 kubelet은 노드에서 스왑을 발견하지 못한 경우 시작과 동시에 실패하도록 되어 있었다.

 

1.22부터는 스왑 메모리 지원을 노드 단위로 활성화할 수 있다.

 

노드에서 스왑을 활성화하려면, NodeSwap 기능 게이트가 kubelet에서 활성화되어야 하며, 명령줄 플래그 --fail-swap-on 또는 구성 설정에서 failSwapOn가 false로 지정되어야 한다.

 

경고:
메모리 스왑 기능이 활성화되면, 시크릿 오브젝트의 내용과 같은 tmpfs에 기록되었던 쿠버네티스 데이터가 디스크에 스왑될 수 있다.

 

사용자는 또한 선택적으로 memorySwap.swapBehavior를 구성할 수 있으며, 이를 통해 노드가 스왑 메모리를 사용하는 방식을 명시한다. 예를 들면,

 

memorySwap:
  swapBehavior: LimitedSwap

 

swapBehavior에 가용한 구성 옵션은 다음과 같다.

 

• LimitedSwap: 쿠버네티스 워크로드는 스왑을 사용할 수 있는 만큼으로 제한된다. 쿠버네티스에 의해 관리되지 않는 노드의 워크로드는 여전히 스왑될 수 있다.
• UnlimitedSwap: 쿠버네티스 워크로드는 요청한 만큼 스왑 메모리를 사용할 수 있으며, 시스템의 최대치까지 사용 가능하다.

만약 memorySwap 구성이 명시되지 않았고 기능 게이트가 활성화되어 있다면, kubelet은 LimitedSwap 설정과 같은 행동을 기본적으로 적용한다.

 

LimitedSwap 설정에 대한 행동은 노드가 ("cgroups"으로 알려진) 제어 그룹이 v1 또는 v2 중에서 무엇으로 동작하는가에 따라서 결정된다.

 

• cgroupsv1: 쿠버네티스 워크로드는 메모리와 스왑의 조합을 사용할 수 있다. 파드의 메모리 제한이 설정되어 있다면 가용 상한이 된다.
• cgroupsv2: 쿠버네티스 워크로드는 스왑 메모리를 사용할 수 없다.

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# 첨언

쿠버네티스의 데이터 플레인인 노드에 대해 학습했다.

 

너무 많은 내용들이 나와서 어지럽긴 하지만, 일부 개념을 제외하면 괜찮았다.

 

노트 컨트롤러를 통해서 컨트롤 플레인과의 통신이 제한된 노드에 대한 대처법을 파드 추축 및 그레이스풀 셧다운 기능을 통해서 일부 알 수 있었고, 쿠버네테스란 기술 자체에 대한 짜임새를 확인할 수 있었다.

 

파드 우선순위 기반 그레이스풀 노드 셧다운을 통해서 관리자의 우선순위 클래스와 이에 대한 구성값에 따라서, 파드를 특정 순서로 종료시켜 운영의 편리함을 가능하게 하고, 기본적인 노드에 대한 상태 체크 및 kubelet self-registration을 통해 노드가 클러스터에 등록하는 것을 자동으로 수행해주는 점을 확인할 수 있었다.

 

 

추가로 학습해야하는 부분은, 기능 게이트, kubelet config, 파드 종료 프로세스,   프라이어리티 클래스, 리스(Lease) 오브젝트 등이 존재했다. 천천히 수행해볼 계획이다.

 

아직 쿠버네티스 클러스터를 구축하지 못해서, 직접 실습해보지 못한 점이 아쉽다. 다음주에는 일단 kubeadm으로 클러스터를 하나 묶고 정리를 이어갈 예정이다.