토폴로지 키를 사용하여 토폴로지-인지 트래픽 라우팅

참고: 이 기능, 특히 알파 topologyKeys API는 쿠버네티스 v1.21부터 더 이상 사용되지 않는다. 쿠버네티스 v1.21에 도입된 토폴로지 인지 힌트는 유사한 기능을 제공한다.

서비스 토폴로지 를 활성화 하면 서비스는 클러스터의 노드 토폴로지를 기반으로 트래픽을 라우팅한다. 예를 들어, 서비스는 트래픽을 클라이언트와 동일한 노드이거나 동일한 가용성 영역에 있는 엔드포인트로 우선적으로 라우팅되도록 지정할 수 있다.

소개

기본적으로 ClusterIP 또는 NodePort 서비스로 전송된 트래픽은 서비스의 모든 백엔드 주소로 라우팅될 수 있다. 쿠버네티스 1.7을 사용하면 트래픽을 수신한 동일한 노드에서 실행 중인 파드로 "외부(external)" 트래픽을 라우팅할 수 있다. ClusterIP 서비스의 경우, 라우팅에 대한 동일한 노드 기본 설정이 불가능했다. 또한 동일한 영역 내의 엔드 포인트에 대한 라우팅을 선호하도록 클러스터를 구성할 수도 없다. 서비스에 topologyKeys 를 설정하면, 출발 및 대상 노드에 대한 노드 레이블을 기반으로 트래픽을 라우팅하는 정책을 정의할 수 있다.

소스와 목적지 사이의 레이블 일치를 통해 클러스터 운영자는 서로 "근접(closer)"하거나 "먼(father)" 노드 그룹을 지정할 수 있다. 자신의 요구 사항에 맞는 메트릭을 나타내는 레이블을 정의할 수 있다. 예를 들어, 퍼블릭 클라우드에서는 지역 간의 트래픽에는 관련 비용이 발생(지역 내 트래픽은 일반적으로 그렇지 않다)하기 때문에, 네트워크 트래픽을 동일한 지역 내에 유지하는 것을 선호할 수 있다. 다른 일반적인 필요성으로는 데몬셋(DaemonSet)이 관리하는 로컬 파드로 트래픽을 라우팅하거나, 대기 시간을 최소화하기 위해 동일한 랙 상단(top-of-rack) 스위치에 연결된 노드로 트래픽을 유지하는 것이 있다.

서비스 토폴로지 사용하기

만약 클러스터에서 ServiceTopology 기능 게이트가 활성화된 경우, 서비스 사양에서 topologyKeys 필드를 지정해서 서비스 트래픽 라우팅을 제어할 수 있다. 이 필드는 이 서비스에 접근할 때 엔드포인트를 정렬하는데 사용되는 노드 레이블의 우선 순위 목록이다. 트래픽은 첫 번째 레이블 값이 해당 레이블의 발신 노드 값과 일치하는 노드로 보내진다. 만약 노드에 서비스와 일치하는 백엔드가 없는 경우, 두 번째 레이블을 그리고 더 이상의 레이블이 남지 않을 때까지 고려한다.

만약 일치하는 것을 못찾는 경우에는, 서비스에 대한 백엔드가 없었던 것처럼 트래픽이 거부될 것이다. 즉, 엔드포인트는 사용 가능한 백엔드가 있는 첫 번째 토폴로지 키를 기반으로 선택된다. 만약 이 필드가 지정되고 모든 항목에 클라이언트의 토폴로지와 일치하는 백엔드가 없는 경우, 서비스에는 해당 클라이언트에 대한 백엔드가 없기에 연결에 실패해야 한다. 특수한 값인 "*" 은 "모든 토폴로지"를 의미하는데 사용될 수 있다. 이 캐치 올(catch-all) 값을 사용하는 경우 목록의 마지막 값으로만 타당하다.

만약 topologyKeys 가 지정되지 않거나 비어있는 경우 토폴로지 제약 조건이 적용되지 않는다.

호스트 이름, 영역 이름 그리고 지역 이름으로 레이블이 지정된 노드가 있는 클러스터가 있다고 생각해 보자. 그러고 나면, 서비스의 topologyKeys 값을 설정해서 다음과 같이 트래픽을 전달할 수 있다.

• 동일한 노드의 엔드포인트에만 해당하고, 엔드포인트가 노드에 없으면 실패한다: ["kubernetes.io/hostname"].
• 동일한 노드의 엔드포인트를 선호하지만, 동일한 영역의 엔드포인트로 대체 한 후 동일한 지역으로 대체되고, 그렇지 않으면 실패한다: ["kubernetes.io/hostname", "topology.kubernetes.io/zone", "topology.kubernetes.io/region"]. 예를 들어 데이터 위치가 중요한 경우에 유용할 수 있다.
• 동일한 영역이 선호되지만, 이 영역 내에 사용할 수 있는 항목이 없는 경우에는 사용가능한 엔드포인트로 대체된다: ["topology.kubernetes.io/zone", "*"].

제약들

• 서비스 토폴로지는 externalTrafficPolicy=Local 와 호환되지 않으므로 서비스는 이 두 가지 기능을 함께 사용할 수 없다. 동일한 서비스가 아닌 같은 클러스터의 다른 서비스라면 이 기능을 함께 사용할 수 있다.

• 유효한 토폴로지 키는 현재 kubernetes.io/hostname, topology.kubernetes.io/zone 그리고 topology.kubernetes.io/region 로 제한되어있지만, 앞으로 다른 노드 레이블로 일반화 될 것이다.

• 토폴로지 키는 유효한 레이블 키이어야 하며 최대 16개의 키를 지정할 수 있다.

• 만약 캐치 올(catch-all) 값인 "*" 를 사용한다면 토폴로지 키들의 마지막 값이어야 한다.

예시들

다음은 서비스 토폴로지 기능을 사용하는 일반적인 예시이다.

노드 로컬 엔드포인트만

노드 로컬 엔드포인트로만 라우팅하는 서비스이다. 만약 노드에 엔드포인트가 없으면 트레픽이 드롭된다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "kubernetes.io/hostname"

노드 로컬 엔드포인트 선호

노드 로컬 엔드포인트를 선호하지만, 노드 로컬 엔드포인트가 없는 경우 클러스터 전체 엔드포인트로 폴백 하는 서비스이다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "kubernetes.io/hostname"
    - "*"

영역 또는 지리적 엔드포인트만

영역보다는 지리적 엔드포인트를 선호하는 서비스이다. 만약 엔드포인트가 없다면, 트래픽은 드롭된다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "topology.kubernetes.io/zone"
    - "topology.kubernetes.io/region"

노드 로컬, 영역 및 지역 엔드포인트 선호

노드 로컬, 영역 및 지역 엔드포인트를 선호하지만, 클러스터 전체 엔드포인트로 폴백하는 서비스이다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  topologyKeys:
    - "kubernetes.io/hostname"
    - "topology.kubernetes.io/zone"
    - "topology.kubernetes.io/region"
    - "*"

다음 내용

• 서비스 토폴로지 활성화하기를 읽어보기.
• 서비스와 애플리케이션 연결하기를 읽어보기.