2주차 스터디 공유 시작하겠습니다.
이번 주제는 Networking 입니다.
먼저 클라우드 포메이션으로 원클릭 배포 후 간단하게 확인해 보겠습니다.
배포확인
# SSH 접속
ssh -i ~/.ssh/kp-gasida.pem ec2-user@$(aws cloudformation describe-stacks --stack-name myeks --query 'Stacks[*].Outputs[0].OutputValue' --output text)
# cloud-init 실행 과정 로그 확인
tail -f /var/log/cloud-init-output.log
# cloud-init 정상 완료 후 eksctl 실행 과정 로그 확인
tail -f /root/create-eks.log
# default 네임스페이스 적용
kubectl ns default
# 설치 확인
kubectl cluster-info
eksctl get cluster
eksctl get nodegroup --cluster $CLUSTER_NAME
# 환경변수 정보 확인
export | egrep 'ACCOUNT|AWS_|CLUSTER|KUBERNETES|VPC|Subnet'
export | egrep 'ACCOUNT|AWS_|CLUSTER|KUBERNETES|VPC|Subnet' | egrep -v 'SECRET|KEY'
# 인증 정보 확인
cat /root/.kube/config | yh
kubectl config view | yh
kubectl ctx
# 노드 정보 확인
kubectl get node --label-columns=node.kubernetes.io/instance-type,eks.amazonaws.com/capacityType,topology.kubernetes.io/zone
eksctl get iamidentitymapping --cluster myeks
# krew 플러그인 확인
kubectl krew list
# 모든 네임스페이스에서 모든 리소스 확인
kubectl get-all
아래와 같이 잘 생성된 것을 볼 수 있습니다.
환경 변수 지정을 해보겠습니다.
# 노드 IP 확인 및 PrivateIP 변수 지정
N1=$(kubectl get node --label-columns=topology.kubernetes.io/zone --selector=topology.kubernetes.io/zone=ap-northeast-2a -o jsonpath={.items[0].status.addresses[0].address})
N2=$(kubectl get node --label-columns=topology.kubernetes.io/zone --selector=topology.kubernetes.io/zone=ap-northeast-2b -o jsonpath={.items[0].status.addresses[0].address})
N3=$(kubectl get node --label-columns=topology.kubernetes.io/zone --selector=topology.kubernetes.io/zone=ap-northeast-2c -o jsonpath={.items[0].status.addresses[0].address})
echo "export N1=$N1" >> /etc/profile
echo "export N2=$N2" >> /etc/profile
echo "export N3=$N3" >> /etc/profile
echo $N1, $N2, $N3
# 노드 보안그룹에 eksctl-host 에서 노드(파드)에 접속 가능하게 룰(Rule) 추가 설정
NGSGID=$(aws ec2 describe-security-groups --filters Name=group-name,Values=*ng1* --query "SecurityGroups[*].[GroupId]" --output text)
echo "export NGSGID=$NGSGID" >> /etc/profile
aws ec2 authorize-security-group-ingress --group-id $NGSGID --protocol '-1' --cidr 192.168.1.100/32
# 워커 노드 SSH 접속 : '-i ~/.ssh/id_rsa' 생략 가능
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i hostname; echo; done
yes
yes
yes
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i hostname; echo; done
이제 본격적으로 네트워크에 대해 실습해보겠습니다.
k8s와 eks의 차이점은
CNI의 존재입니다.
K8S: Container Network Interface 는 k8s 네트워크 환경을 구성해준다 - 링크, 다양한 플러그인이 존재
AWS VPC CNI: 파드의 IP를 할당해준다, 파드의 IP 네트워크 대역과 노드(워커)의 IP 대역이 같아서 직접 통신이 가능하다.
- 파드간 통신 시 일반적으로 K8S CNI는 오버레이(VXLAN, IP-IP 등) 통신을 하고, AWS VPC CNI는 동일 대역으로 직접 통신을 한다
이제 네트워크 기본정보를 확인해 보겠습니다.
# CNI 정보 확인
kubectl describe daemonset aws-node --namespace kube-system | grep Image | cut -d "/" -f 2
# kube-proxy config 확인 : 모드 iptables 사용 >> ipvs 모드 사용하지 않는 이유???
kubectl describe cm -n kube-system kube-proxy-config
...
mode: "iptables"
...
# 노드 IP 확인
aws ec2 describe-instances --query "Reservations[*].Instances[*].{PublicIPAdd:PublicIpAddress,PrivateIPAdd:PrivateIpAddress,InstanceName:Tags[?Key=='Name']|[0].Value,Status:State.Name}" --filters Name=instance-state-name,Values=running --output table
# 파드 IP 확인
kubectl get pod -n kube-system -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,IP:.status.podIP,STATUS:.status.phase
# 파드 이름 확인
kubectl get pod -A -o name
# 파드 갯수 확인
kubectl get pod -A -o name | wc -l
이렇게 파드와 함께 ip가 부여된 것을 볼 수 있고
파드와 워커노드의 ip가 같은 대역을 사용한다는 것을 확인할 수 있습니다.
다만, 인스턴스(워커노드)의 능력에 따라 파드의 생성 갯수가 정해져 있습니다.
워커 노드에 생성 가능한 최대 파드 갯수 - 링크
이제 노드 네트워크 정보를 확인해 보겠습니다.
# CNI 정보 확인
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i tree /var/log/aws-routed-eni; echo; done
ssh ec2-user@$N1 sudo cat /var/log/aws-routed-eni/plugin.log | jq
ssh ec2-user@$N1 sudo cat /var/log/aws-routed-eni/ipamd.log | jq
ssh ec2-user@$N1 sudo cat /var/log/aws-routed-eni/egress-v6-plugin.log | jq
ssh ec2-user@$N1 sudo cat /var/log/aws-routed-eni/ebpf-sdk.log | jq
ssh ec2-user@$N1 sudo cat /var/log/aws-routed-eni/network-policy-agent.log | jq
# 네트워크 정보 확인 : eniY는 pod network 네임스페이스와 veth pair
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo ip -br -c addr; echo; done
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo ip -c addr; echo; done
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo ip -c route; echo; done
ssh ec2-user@$N1 sudo iptables -t nat -S
ssh ec2-user@$N1 sudo iptables -t nat -L -n -v
노드의 정보를 확인해보겠습니다.
보조 IPv4 주소를 파드가 사용하는지 확인
# coredns 파드 IP 정보 확인
kubectl get pod -n kube-system -l k8s-app=kube-dns -owide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
coredns-6777fcd775-57k77 1/1 Running 0 70m 192.168.1.142 ip-192-168-1-251.ap-northeast-2.compute.internal <none> <none>
coredns-6777fcd775-cvqsb 1/1 Running 0 70m 192.168.2.75 ip-192-168-2-34.ap-northeast-2.compute.internal <none> <none>
# 노드의 라우팅 정보 확인 >> EC2 네트워크 정보의 '보조 프라이빗 IPv4 주소'와 비교해보자
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo ip -c route; echo; done
보시면 노드의 ip와 core dns의 ip가 다른 것을 볼 수 있네요.
테스트용 파드 생성
# [터미널1~3] 노드 모니터링
ssh ec2-user@$N1
watch -d "ip link | egrep 'eth|eni' ;echo;echo "[ROUTE TABLE]"; route -n | grep eni"
ssh ec2-user@$N2
watch -d "ip link | egrep 'eth|eni' ;echo;echo "[ROUTE TABLE]"; route -n | grep eni"
ssh ec2-user@$N3
watch -d "ip link | egrep 'eth|eni' ;echo;echo "[ROUTE TABLE]"; route -n | grep eni"
# 테스트용 파드 netshoot-pod 생성
cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: netshoot-pod
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: netshoot-pod
template:
metadata:
labels:
app: netshoot-pod
spec:
containers:
- name: netshoot-pod
image: nicolaka/netshoot
command: ["tail"]
args: ["-f", "/dev/null"]
terminationGracePeriodSeconds: 0
EOF
# 파드 이름 변수 지정
PODNAME1=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[0].metadata.name})
PODNAME2=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[1].metadata.name})
PODNAME3=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[2].metadata.name})
# 파드 확인
kubectl get pod -o wide
kubectl get pod -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,IP:.status.podIP
# 노드에 라우팅 정보 확인
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo ip -c route; echo; done파드가 생성되면, 워커 노드에 eniY@ifN 추가되고 라우팅 테이블에도 정보가 추가됩니다.
실행
참고로 노드3에서는 라우팅 테이블이 없었다가 파드를 실행하자마자 갱신된 것을 볼 수 있었습니다.
즉, 파드가 생성되면, 워커 노드에 eniY@ifN 추가되고 라우팅 테이블에도 정보가 추가됩니다.
테스트용 파드 eniY 정보 확인 - 워커 노드 EC2
# 노드3에서 네트워크 인터페이스 정보 확인
ssh ec2-user@$N3
----------------
ip -br -c addr show
ip -c link
ip -c addr
ip route # 혹은 route -n
# 마지막 생성된 네임스페이스 정보 출력 -t net(네트워크 타입)
sudo lsns -o PID,COMMAND -t net | awk 'NR>2 {print $1}' | tail -n 1
# 마지막 생성된 네임스페이스 net PID 정보 출력 -t net(네트워크 타입)를 변수 지정
MyPID=$(sudo lsns -o PID,COMMAND -t net | awk 'NR>2 {print $1}' | tail -n 1)
# PID 정보로 파드 정보 확인
sudo nsenter -t $MyPID -n ip -c addr
sudo nsenter -t $MyPID -n ip -c route
exit
----------------
테스트용 파드 접속(exec) 후 확인
# 테스트용 파드 접속(exec) 후 Shell 실행
kubectl exec -it $PODNAME1 -- zsh
# 아래부터는 pod-1 Shell 에서 실행 : 네트워크 정보 확인
----------------------------
ip -c addr
ip -c route
route -n
ping -c 1 <pod-2 IP>
ps
cat /etc/resolv.conf
exit
----------------------------
# 파드2 Shell 실행
kubectl exec -it $PODNAME2 -- ip -c addr
# 파드3 Shell 실행
kubectl exec -it $PODNAME3 -- ip -br -c addr확인
노드 간 파드 통신
파드간 통신 시 tcpdump 내용을 확인하고 통신 과정을 알아본다
파드간 통신 흐름 : AWS VPC CNI 경우 별도의 오버레이(Overlay) 통신 기술 없이, VPC Native 하게 파드간 직접 통신이 가능하다
파드간 통신 시 과정 참고
실습
파드간 통신 테스트 및 확인 : 별도의 NAT 동작 없이 통신 가능!
# 파드 IP 변수 지정
PODIP1=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[0].status.podIP})
PODIP2=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[1].status.podIP})
PODIP3=$(kubectl get pod -l app=netshoot-pod -o jsonpath={.items[2].status.podIP})
# 파드1 Shell 에서 파드2로 ping 테스트
kubectl exec -it $PODNAME1 -- ping -c 2 $PODIP2
# 파드2 Shell 에서 파드3로 ping 테스트
kubectl exec -it $PODNAME2 -- ping -c 2 $PODIP3
# 파드3 Shell 에서 파드1로 ping 테스트
kubectl exec -it $PODNAME3 -- ping -c 2 $PODIP1
# 워커 노드 EC2 : TCPDUMP 확인
sudo tcpdump -i any -nn icmp
sudo tcpdump -i eth1 -nn icmp
sudo tcpdump -i eth0 -nn icmp
sudo tcpdump -i eniYYYYYYYY -nn icmp
[워커 노드1]
# routing policy database management 확인
ip rule
# routing table management 확인
ip route show table local
# 디폴트 네트워크 정보를 eth0 을 통해서 빠져나간다
ip route show table main
default via 192.168.1.1 dev eth0
...
패킷이 가는 것을 보면 ip그대로 전달되는 것을 볼 수 있다.
즉, 터널링 없이 가는 것이다.
이제 파드에서 외부 통신을 확인해 보겠습니다.
- VPC CNI 의 External source network address translation (SNAT) 설정에 따라, 외부(인터넷) 통신 시 SNAT 하거나 혹은 SNAT 없이 통신을 할 수 있다
[실습] 파드에서 외부 통신 테스트 및 확인
# 작업용 EC2 : pod-1 Shell 에서 외부로 ping
kubectl exec -it $PODNAME1 -- ping -c 1 www.google.com
kubectl exec -it $PODNAME1 -- ping -i 0.1 www.google.com
# 워커 노드 EC2 : TCPDUMP 확인
sudo tcpdump -i any -nn icmp
sudo tcpdump -i eth0 -nn icmp
# 워커 노드 EC2 : 퍼블릭IP 확인
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i curl -s ipinfo.io/ip; echo; echo; done
# 작업용 EC2 : pod-1 Shell 에서 외부 접속 확인 - 공인IP는 어떤 주소인가?
## The right way to check the weather - 링크
for i in $PODNAME1 $PODNAME2 $PODNAME3; do echo ">> Pod : $i <<"; kubectl exec -it $i -- curl -s ipinfo.io/ip; echo; echo; done
kubectl exec -it $PODNAME1 -- curl -s wttr.in/seoul
kubectl exec -it $PODNAME1 -- curl -s wttr.in/seoul?format=3
kubectl exec -it $PODNAME1 -- curl -s wttr.in/Moon
kubectl exec -it $PODNAME1 -- curl -s wttr.in/:help
# 워커 노드 EC2
## 출력된 결과를 보고 어떻게 빠져나가는지 고민해보자!
ip rule
ip route show table main
sudo iptables -L -n -v -t nat
sudo iptables -t nat -S
# 파드가 외부와 통신시에는 아래 처럼 'AWS-SNAT-CHAIN-0' 룰(rule)에 의해서 SNAT 되어서 외부와 통신!
# 참고로 뒤 IP는 eth0(ENI 첫번째)의 IP 주소이다
# --random-fully 동작 - 링크1 링크2
sudo iptables -t nat -S | grep 'A AWS-SNAT-CHAIN'
-A AWS-SNAT-CHAIN-0 ! -d 192.168.0.0/16 -m comment --comment "AWS SNAT CHAIN" -j RETURN
-A AWS-SNAT-CHAIN-0 ! -o vlan+ -m comment --comment "AWS, SNAT" -m addrtype ! --dst-type LOCAL -j SNAT --to-source 192.168.1.251 --random-fully
## 아래 'mark 0x4000/0x4000' 매칭되지 않아서 RETURN 됨!
-A KUBE-POSTROUTING -m mark ! --mark 0x4000/0x4000 -j RETURN
-A KUBE-POSTROUTING -j MARK --set-xmark 0x4000/0x0
-A KUBE-POSTROUTING -m comment --comment "kubernetes service traffic requiring SNAT" -j MASQUERADE --random-fully
...
# 카운트 확인 시 AWS-SNAT-CHAIN-0에 매칭되어, 목적지가 192.168.0.0/16 아니고 외부 빠져나갈때 SNAT 192.168.1.251(EC2 노드1 IP) 변경되어 나간다!
sudo iptables -t filter --zero; sudo iptables -t nat --zero; sudo iptables -t mangle --zero; sudo iptables -t raw --zero
watch -d 'sudo iptables -v --numeric --table nat --list AWS-SNAT-CHAIN-0; echo ; sudo iptables -v --numeric --table nat --list KUBE-POSTROUTING; echo ; sudo iptables -v --numeric --table nat --list POSTROUTING'
# conntrack 확인
for i in $N1 $N2 $N3; do echo ">> node $i <<"; ssh ec2-user@$i sudo conntrack -L -n |grep -v '169.254.169'; echo; done
conntrack v1.4.5 (conntrack-tools):
icmp 1 28 src=172.30.66.58 dst=8.8.8.8 type=8 code=0 id=34392 src=8.8.8.8 dst=172.30.85.242 type=0 code=0 id=50705 mark=128 use=1
tcp 6 23 TIME_WAIT src=172.30.66.58 dst=34.117.59.81 sport=58144 dport=80 src=34.117.59.81 dst=172.30.85.242 sport=80 dport=44768 [ASSURED] mark=128 use=1
맨 우측 하단에 보면 외부랑 통신이 되는지 확인할 수 있습니다.
이제
노드에 파드 생성 갯수 제한에 대해 알아보겠습니다.
사전 준비
# kube-ops-view
helm repo add geek-cookbook https://geek-cookbook.github.io/charts/
helm install kube-ops-view geek-cookbook/kube-ops-view --version 1.2.2 --set env.TZ="Asia/Seoul" --namespace kube-system
kubectl patch svc -n kube-system kube-ops-view -p '{"spec":{"type":"LoadBalancer"}}'
# kube-ops-view 접속 URL 확인 (1.5 배율)
kubectl get svc -n kube-system kube-ops-view -o jsonpath={.status.loadBalancer.ingress[0].hostname} | awk '{ print "KUBE-OPS-VIEW URL = http://"$1":8080/#scale=1.5"}'
워커 노드의 인스턴스 타입 별 파드 생성 갯수 제한
- 인스턴스 타입 별 ENI 최대 갯수와 할당 가능한 최대 IP 갯수에 따라서 파드 배치 갯수가 결정됨
- 단, aws-node 와 kube-proxy 파드는 호스트의 IP를 사용함으로 최대 갯수에서 제외함
워커 노드의 인스턴스 정보 확인 : t3.medium 사용 시
# t3 타입의 정보(필터) 확인
aws ec2 describe-instance-types --filters Name=instance-type,Values=t3.* \
--query "InstanceTypes[].{Type: InstanceType, MaxENI: NetworkInfo.MaximumNetworkInterfaces, IPv4addr: NetworkInfo.Ipv4AddressesPerInterface}" \
--output table
--------------------------------------
| DescribeInstanceTypes |
+----------+----------+--------------+
| IPv4addr | MaxENI | Type |
+----------+----------+--------------+
| 15 | 4 | t3.2xlarge |
| 6 | 3 | t3.medium |
| 12 | 3 | t3.large |
| 15 | 4 | t3.xlarge |
| 2 | 2 | t3.micro |
| 2 | 2 | t3.nano |
| 4 | 3 | t3.small |
+----------+----------+--------------+
# c5 타입의 정보(필터) 확인
aws ec2 describe-instance-types --filters Name=instance-type,Values=c5*.* \
--query "InstanceTypes[].{Type: InstanceType, MaxENI: NetworkInfo.MaximumNetworkInterfaces, IPv4addr: NetworkInfo.Ipv4AddressesPerInterface}" \
--output table
# 파드 사용 가능 계산 예시 : aws-node 와 kube-proxy 파드는 host-networking 사용으로 IP 2개 남음
((MaxENI * (IPv4addr-1)) + 2)
t3.medium 경우 : ((3 * (6 - 1) + 2 ) = 17개 >> aws-node 와 kube-proxy 2개 제외하면 15개
# 워커노드 상세 정보 확인 : 노드 상세 정보의 Allocatable 에 pods 에 17개 정보 확인
kubectl describe node | grep Allocatable: -A6
Allocatable:
cpu: 1930m
ephemeral-storage: 27905944324
hugepages-1Gi: 0
hugepages-2Mi: 0
memory: 3388360Ki
pods: 17
확인
pods 에 17개 정보 확인
최대 파드 생성 및 확인
# 워커 노드 EC2 - 모니터링
while true; do ip -br -c addr show && echo "--------------" ; date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S" ; sleep 1; done
# 작업용 EC2 - 터미널1
watch -d 'kubectl get pods -o wide'
# 작업용 EC2 - 터미널2
# 디플로이먼트 생성
curl -s -O https://raw.githubusercontent.com/gasida/PKOS/main/2/nginx-dp.yaml
kubectl apply -f nginx-dp.yaml
# 파드 확인
kubectl get pod -o wide
kubectl get pod -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,IP:.status.podIP
# 파드 증가 테스트 >> 파드 정상 생성 확인, 워커 노드에서 eth, eni 갯수 확인
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=8
# 파드 증가 테스트 >> 파드 정상 생성 확인, 워커 노드에서 eth, eni 갯수 확인 >> 어떤일이 벌어졌는가?
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=15
# 파드 증가 테스트 >> 파드 정상 생성 확인, 워커 노드에서 eth, eni 갯수 확인 >> 어떤일이 벌어졌는가?
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=30
# 파드 증가 테스트 >> 파드 정상 생성 확인, 워커 노드에서 eth, eni 갯수 확인 >> 어떤일이 벌어졌는가?
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=50
# 파드 생성 실패!
kubectl get pods | grep Pending
nginx-deployment-7fb7fd49b4-d4bk9 0/1 Pending 0 3m37s
nginx-deployment-7fb7fd49b4-qpqbm 0/1 Pending 0 3m37s
...
kubectl describe pod <Pending 파드> | grep Events: -A5
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling 45s default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 2 Too many pods. preemption: 0/3 nodes are available: 1 Preemption is not helpful for scheduling, 2 No preemption victims found for incoming pod.
# 디플로이먼트 삭제
kubectl delete deploy nginx-deployment
디플로이 생성
파드 개수를 15개로
늘려보면 기존 렌카드가 2->3개로 늘어난 것을 확인할 수 있습니다.
50개로 늘려보니깐 더 이상 생성되지 않고 Pending상태가 된 것을 확인할 수 있습니다.
왜나하면 현재 사용중인 인스턴스는 렌카드 3개가 최대치이기 때문입니다.
이제 디플로이를 삭제해보고 렌카드를 다시 확인해보니
렌카드가 제거된 것을 볼 수 있습니다.
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