[kubernetes] Service (Headless Service, ExternalName), Endpoint

Headless Service

Headless 서비스는 서비스를 이용한 로드밸런싱 기능이 지원되지 않는다. 서비스를 거치지 않고 파드에 직접 접근한다.

서비스 생성 시 .spec.clusterIP 필드 값을 None으로 설정하면 클러스터 IP가 없는 서비스를 만들 수 있다.

❯ cat headless-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-headless-service
  namespace: service-test
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: my-app
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

❯ kubectl get svc
NAME                  TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
my-headless-service   ClusterIP      None         <none>        80/TCP    3s

그럼 이런 기능이 언제/왜 필요하냐?

기본 서비스와 연결된 파드에는 서비스가 LB 역할을 한다. 만약 3개의 파드가 연결돼있으면 3개의 파드가 돌아가며 랜덤으로 통신한다
그러나 데이터베이스와 같이 master, slave 구조가 존재하는 경우에는 랜덤으로 통신이 되면 안되고 모든 파드 주소를 알고 있거나 master를 알고있거나 해야하므로 특정 파드에 선택적으로 통신을 할 수 있게 해야한다.
그렇기 때문에 주로 statefulset 리소스(스토리지와 관련된 서비스를 띄울 경우 사용하는 쿠버네티스 리소스 종류)를 사용해야하는 경우 함께 사용된다.

[replicaset 리소스 배포]

❯ cat myweb-rs.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: myweb-rs
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: dev
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
        env: dev
    spec:
      containers:
        - name: myweb
          image: ghcr.io/c1t1d0s7/go-myweb
          ports:
            - containerPort: 8080
              protocol: TCP
 
❯ kubectl apply -f myweb-rs.yaml
replicaset/myweb-rs created
 
❯ kubectl get pods
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS        AGE
myweb-rs-5ltrj          1/1     Running   0               7s
myweb-rs-fldm7          1/1     Running   0               7s
myweb-rs-jtdll          1/1     Running   0               7s

[service, headless service 배포]

❯ cat myweb-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb-svc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: web
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
 
❯ cat myweb-svc-headless.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb-svc-headless
spec:
  type: ClusterIP
  clusterIP: None # <-- Headless Service
  selector:
    app: web
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
 
❯ kubectl apply -f myweb-svc.yaml
service/myweb-svc created
 
❯ kubectl apply -f myweb-svc-headless.yaml
service/myweb-svc-headless created
 
❯ kubectl get svc
NAME                  TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
myweb-svc             ClusterIP      10.96.221.72   <none>        80/TCP    33s
myweb-svc-headless    ClusterIP      None           <none>        80/TCP    30s

[테스트를 위한 파드 생성 및 접속 후 DNS 질의]

쿠버네티스는 파드 IP 리스트를 알려주는 방법을 DNS Lookup을 통해 제공한다.

보통은 DNS Lookup을 수행하면 서비스의 ClusterIP 하나를 반환한다. 그러나 Headless 서비스의 경우 소속된 파드 IP 주소 목록을 전부 반환한다.

❯ kubectl run nettool -it --image ghcr.io/c1t1d0s7/network-multitool --rm
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
 
/ # host myweb-svc
myweb-svc.service-test.svc.cluster.local has address 10.96.221.72
 
/ # host myweb-svc-headless
myweb-svc-headless.service-test.svc.cluster.local has address 10.244.0.20
myweb-svc-headless.service-test.svc.cluster.local has address 10.244.0.19
myweb-svc-headless.service-test.svc.cluster.local has address 10.244.0.21
 
/ # host myweb-rs-5ltrj.myweb-svc-headless
Host myweb-rs-5ltrj.myweb-svc-headless not found: 3(NXDOMAIN) # => replicaset으로 만들어진 pod의 경우 <pod이름>.<서비스이름> 으로 DNS 질의 불가능
 
/ # host 10-244-0-20.myweb-svc-headless
10-244-0-20.myweb-svc-headless.service-test.svc.cluster.local has address 10.244.0.20

[statefulset 리소스 배포]

❯ cat myweb-sts.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: myweb-sts
spec:
  replicas: 3
  serviceName: myweb-svc-headless
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: dev
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
        env: dev
    spec:
      containers:
        - name: myweb
          image: ghcr.io/c1t1d0s7/go-myweb
          ports:
            - containerPort: 8080
              protocol: TCP
 
❯ kubectl apply -f myweb-sts.yaml
statefulset.apps/myweb-sts created

[테스트를 위한 파드 생성 및 접속 후 DNS 질의]

❯ kubectl run nettool -it --image ghcr.io/c1t1d0s7/network-multitool --rm
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
 
/ # host myweb-sts-0.myweb-svc-headless
myweb-sts-0.myweb-svc-headless.service-test.svc.cluster.local has address 10.244.0.23 # => statefulset으로 만들어진 pod의 경우 <pod이름>.<서비스이름> 으로 DNS 질의 가능

ExternalName

외부에서 접근하기 위한 목적이 아닌 내부 파드가 외부 도메인에 쉽게 접근하기 위해 사용한다.

접속하기 위한 외부 도메인 주소가 바뀌더라도 coredns가 세팅해준 내부 접근 도메인은 그대로 유지할 수 있기 때문에 애플리케이션을 다시 작성하거나 빌드하지 않고 externalName에서 도메인만 변경해서 적용해주면 된다.

externalName 필드에 google.com을 넣을 후 서비스를 생성한다.

❯ cat external-name-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-external-service
  namespace: service-test
spec:
  type: ExternalName
  externalName: google.com

❯ kubectl get svc
NAME                  TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
my-external-service   ExternalName   <none>       google.com    <none>    69m

서비스 도메인에 curl을 보내기 위한 테스트용 파드를 생성한다.

❯ cat external-name-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-externalname-pod
  namespace: service-test
spec:
  containers:
  - name: curl-container
    image: curlimages/curl:7.87.0
    command: [ "sleep", "3600" ]

생성된 파드 내부에 들어가서 curl 명령어를 통해 서비스 도메인으로 curl을 날려주면 google에 대한 정보가 넘어오는 것을 확인할 수 있다.

❯ kubectl exec -it test-externalname-pod -- curl http://my-external-service.service-test.svc.cluster.local
<!DOCTYPE html>
<html lang=en>
  <meta charset=utf-8>
  <meta name=viewport content="initial-scale=1, minimum-scale=1, width=device-width">
  <title>Error 404 (Not Found)!!1</title>
  <style>
    *{margin:0;padding:0}html,code{font:15px/22px arial,sans-serif}html{background:#fff;color:#222;padding:15px}body{margin:7% auto 0;max-width:390px;min-height:180px;padding:30px 0 15px}* > body{background:url(//www.google.com/images/errors/robot.png) 100% 5px no-repeat;padding-right:205px}p{margin:11px 0 22px;overflow:hidden}ins{color:#777;text-decoration:none}a img{border:0}@media screen and (max-width:772px){body{background:none;margin-top:0;max-width:none;padding-right:0}}#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/1x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat;margin-left:-5px}@media only screen and (min-resolution:192dpi){#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat 0% 0%/100% 100%;-moz-border-image:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) 0}}@media only screen and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2){#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat;-webkit-background-size:100% 100%}}#logo{display:inline-block;height:54px;width:150px}
  </style>
  <a href=//www.google.com/><span id=logo aria-label=Google></span></a>
  <p><b>404.</b> <ins>That’s an error.</ins>
  <p>The requested URL <code>/</code> was not found on this server.  <ins>That’s all we know.</ins>

Endpoint

서비스가 트래픽을 전달할 수 있는 실제 IP 주소와 포트의 목록을 관리한다.

파드가 생성되거나 삭제될 때 쿠버네티스 컨트롤러는 자동으로 해당 서비스와 연결된 Endpoint 를 업데이트한다.

이를 통해 서비스는 항상 최신의 파드 목록과 연결된다.

예를들어, 특정 서비스의 레이블과 일치하는 파드가 새로 생성되면 해당 파드의 IP 주소가 자동으로 Endpoint리소스에 추가된다.

$ kubectl get endpoints mongodb-headless
NAME                      ENDPOINTS                                                   AGE
mongodb-headless   10.0.0.1:27017,10.0.0.2:27017,10.0.0.3:27017   12d

$ kubectl get pods mongodb-0 -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES
mongodb-0   1/1     Running   0          12d   10.0.0.1   worker1   <none>           <none>
 
$ kubectl get pods mongodb-1 -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES
mongodb-1   1/1     Running   0          12d   10.0.0.2   worker2   <none>           <none>                                                         
 
$ kubectl get pods mongodb-2 -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES
mongodb-2   1/1     Running   0          12d   10.0.0.3   worker3   <none>           <none>

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Headless Service

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