k8s - kubeadm, harbor, jenkins, argocd!

개요

ubuntu 22.04 단일 PC에 kubeadm 기반의 클러스터 환경을 구성,

k8s 운영에 필요한 기본적인 오픈소스 설치방법에 대해 설명.

• Harbor
• Jenkins
• argoCd

nginx ingress 를 통해 Horbor, Jenkins, argoCD 에 접근할 것임으로
클라이언트 hosts 파일에 ingress url 과 k8s 클러스터 IP 를 매핑

# /etc/hosts
192.168.10.XXX  core.harbor.domain jenkins.cluster.local argocd.example.com

데모코드

https://github.com/Kouzie/local-k8s

kubadm

k8s v.1.24 이후부터 컨테이너 런타임인 dockershim 지원을 종료하면서 cri-docker 를 추가적으로 구성해야 한다.

설치는 아래 URL 참고

https://tech.hostway.co.kr/2022/08/30/1374/
k8s v1.24 이후부턴 containerd 등의 컨테이너 환경 사용을 권장한다.

kubadm v.1.28 + cri-docker 가 설치 완료되었다면 아래와 같이 kubeadm 클러스터를 구성한다.

# 스왑 비활성화 
sudo swapoff -a 

# 의존성 리스트 설지
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add 
sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

# sudo apt-get install -y kubeadm=1.28.x-00 버전지정 가능
sudo apt-get install kubeadm kubelet kubectl
sudo apt-mark hold kubeadm kubelet kubectl

# 버전확인
kubeadm version 
# kubeadm version: &version.Info{Major:"1", Minor:"28", GitVersion:"v1.28.2 ...

# Controller Node
sudo kubeadm init --ignore-preflight-errors=all \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --apiserver-advertise-address=192.168.10.XXX \
  --cri-socket /var/run/cri-dockerd.sock

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

단순 개발환경 구성을 위해 control-plane 에서도 Pod 를 실행할 수 있도록 설정.

# taint all node
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-

calico install

CNI(Container Network Interface) 로 flannel, calico 등 여러가지가 있지만
가장 많이 사용하는 calico 를 설치

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

watch kubectl get pods -n kube-system
NAME                                       READY   STATUS    
calico-kube-controllers-7ddc4f45bc-v5rpc   1/1     Running   
calico-node-mbwnt                          1/1     Running   
coredns-cfbfd9cb6-nhf5s                    1/1     Running   
coredns-cfbfd9cb6-p7h5p                    1/1     Running   
...

ingress controller

L7 Gateway 역할을 해주는 ingress 를 사용하기위해 ingress controller 를 설치

https://github.com/kubernetes/ingress-nginx
위치는 가끔 업데이트 되지만 baremetal 디렉토리에서 아래와 같은 파일을 찾으면 된다.
deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml -o ingress-deploy.yaml
kubectl apply -f ingress-deploy.yaml

random nodePort 를 고정하기 위해 아래와 같이 수정

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  ...
  name: ingress-nginx-controller
  namespace: ingress-nginx
spec:
  ipFamilies:
  - IPv4
  ipFamilyPolicy: SingleStack
  ports:
  - appProtocol: http
    name: http
    port: 80
    nodePort: 30080 # nodePort 고정
    protocol: TCP
    targetPort: http
  - appProtocol: https
    name: https
    port: 443
    nodePort: 30443 # nodePort 고정
    protocol: TCP
    targetPort: https
  ...

이제부터 NodePort 에 설정한 [30080, 30443] 포트를 통해 클러스터 내부로 라우팅되는 nginx 에 접근 가능하다.

rancher storageClass

https://github.com/rancher/local-path-provisioner

각종 DB, ObjectStorage 등의 솔루션을 k8s 위에서 운영하려면 PersistentVolume 설정이 필요하다.
AWS 의 경우 EBS 같은 서비스를 사용해 PersistentVolume 을 지원하지만, 베어메탈 k8s 경우 로컬스토리지를 PersistentVolume 으로 생성해주는 pv provisioner 가 필요하다.

rancher 에서 이를 지원한다.

# stable 버전으로 설치
curl https://raw.githubusercontent.com/rancher/local-path-provisioner/v0.0.24/deploy/local-path-storage.yaml -o local-storage.yaml

kubectl apply -f local-storage.yaml

# local-path storageclass 생성 확인
kubectl get storageclass
NAME         PROVISIONER             RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE      ALLOWVOLUMEEXPANSION   
local-path   rancher.io/local-path   Delete          WaitForFirstConsumer   false                  

PersistentVolumeClaim 만 지정하면 자동으로 PersistentVolume 을 생성하고 매핑해준다.

PC의 /opt/local-path-provisioner 위치에 pv 가 생성되도록 하드코딩되어 있음으로
위치를 변경하고 싶다면 다운받은 파일에서 data.config.json 내부 값을 수정

Harbor

https://goharbor.io/
https://engineering.linecorp.com/ko/blog/harbor-for-private-docker-registry
cloud native repository for Kubernetes 라고 소개하고 있다.
CNCF 졸업 프로젝트인만큼 많은 서비스사에서 운용중임.

k8s 운영시 대부분 Private Docker Registry 를 직접 구축하여 사용하는 경우가 많음.
SSL 연결이 필수로 요구됨으로, 공인인증 인증서 설치가 가능한 위치에 설치하는 것이 가장 쉬운방법이다.

하지만 여기에선 베어메탈 k8s 내부에 설치하는 방법을 설명.

Helm 으로 설치를 진행한다.

helm repo add harbor https://helm.goharbor.io

# 압축파일 다운로드, harbor-1.13.0.tgz 버전 설치됨
helm fetch harbor/harbor

# 압축 파일 해제
tar zxvf harbor-*.tgz
# 이름변경
mv harbor harbor-helm

harbor 의 서비스에서 PVC 사용을 요구함으로 rancher 로 설치했던 storageClass 지정.
values.yaml 에서 local-path storageClass 를 지정

storageClass 에 모두 local-path 로 지정한다.

# values.yaml
persistence:
  enabled: true
  resourcePolicy: "keep"
  persistentVolumeClaim:
    registry:
      existingClaim: ""
      storageClass: "local-path"
      ...

nginx ingress controller 환경에서 돌아가기 때문에 외부접근을 허용하기 위해 아래 어노테이션 추가

# values.yaml
  ingress:
    hosts:
      core: core.harbor.domain
    ...
    annotations:
      # note different ingress controllers may require a different ssl-redirect annotation
      # for Envoy, use ingress.kubernetes.io/force-ssl-redirect: "true" and remove the nginx lines below
      kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
externalURL: https://core.harbor.domain

harbor ingress 에서 사용할 tls 10년짜리 인증서를 생성해서 사용

openssl genrsa -out ca.key 4096
openssl req -x509 -new -nodes -sha512 -days 3650 \
 -subj "/C=KR/ST=Seoul/L=Seoul/O=hello/OU=kouzie/CN=core.harbor.domain" \
 -key ca.key \
 -out ca.crt

TLS_CRT=$(cat ca.crt | base64) \
TLS_KEY=$(cat ca.key | base64) \
envsubst < harbor-ca-secret.yaml | \
kubectl apply -f -

# values.yaml
expose:
  type: ingress
  tls:
    enabled: true
    certSource: secret
    secret:
      secretName: "harbor-ca-secret" # 위에서 생성한 secret 이름으로 설정
...
caSecretName: "harbor-ca-secret" # 위에서 생성한 secret 이름으로 설정

# namespace 생성
kubectl create ns harbor
helm install harbor -f values.yaml . -n harbor

watch kubectl get pods -n harbor

k8s cluster 에 harbor dns 등록

클라이언트 PC 를 포함해서 k8s 노드에서도 설치된 Harbor 의 registry 를 찾아갈 수 있어야 한다.

k8s 노드 에서 Pods 를 실행시키기 위한 이미지를 Harbor 로부터 가져옴으로

hosts 파일에 core.harbor.domain 도메인을 등록한다.

# /etc/hosts
192.168.10.XXX core.harbor.domain

실제 해당 k8s 노드 에 Harbor 가 설치되어있지 않더라도 Ingress Controller 가 알아서 라우팅 해줄것이다.

또한 k8s cluster 상에 배포된 어플리케이션이 Harbor 에 접근해야 할 경우,
예를 들어 Jenkins 와 같은 어플리케이션이 CI/CD 를 위해 Harbor 에 접근해야할 경우 Pod 내부에서도 Harbor 를 찾아갈 수 있어야 한다.

core.harbor.domain 도메인을 k8s corDNS 에 설정.

kubectl edit configmap coredns -n kube-system

apiVersion: v1
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
           lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
           pods insecure
           fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
           ttl 30
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf {
           max_concurrent 1000
        }
        hosts {
          192.168.10.XXX    core.harbor.domain
          fallthrough
        }
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
kind: ConfigMap
...

image push & pull

도커 이미지를 Harbor 에 push, pull 하기 전에 몇가지 알아야할 점, 설정해야할 점이 있다.

현재 Harbor 에 접근할 때 위에서 설정한 사설 인증서 가 적용된 Ingress 를 통해 Harbor 에 접근한다.
Docker 클라이언트에서 https 프로토콜을 사용해 registry 에 접근할 때 공식 서명된 인증서 만 허용하기 때문에 insecure-registries 속성을 통해 인증여부 상관없이 registry 를 사용할 수 있도록 설정해야 한다.

모든 k8s 노드 에서도 해당 설정을 해야, k8s node 에서 imagePullbackoff 같은 에러가 발생하지 않는다.

// ubuntu: /etc/docker/daemon.json
// mac: ~/.docker/daemon.json
// 설정후 docker 데몬 재시작 필요
{
  "builder": {
    "gc": {
      "defaultKeepStorage": "20GB",
      "enabled": true
    }
  },
  "experimental": false,
  "insecure-registries": [
    "https://core.harbor.domain"
  ]
}

설정 완료 후 클라이언트PC, 노드에서 login 및 이미지 pull push 가 잘 되는지 확인

docker login -u admin -p Harbor12345 core.harbor.domain

docker build -t hello:demo . 
docker tag hello:demo core.harbor.domain/library/hello:demo
docker push core.harbor.domain/library/hello:demo

Docker Registry Login Secret 등록

Harbor 에서 이미지를 다운받을 때 항상 인증 시크릿 kubernetes.io/dockerconfigjson 을 namespace 별로 지정해 줘야 이미지를 다운받을 수 있다.

# harbor-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: regcred
  namespace: my-app-ns
type: kubernetes.io/dockerconfigjson
data:
  .dockerconfigjson: $HARBOR_DOCKER_CONFIG_JSON

HARBOR_DOCKER_AUTH=$(echo -n 'admin:Harbor12345' | base64) \
HARBOR_DOCKER_CONFIG_JSON=$(echo -n '{"auths": {"core.harbor.domain": {"auth": "'$HARBOR_DOCKER_AUTH'"}}}' | base64) \
envsubst < harber-default-secret.yaml | \
kubectl apply -f -

# 생성결과 확인
kubectl get secret -n my-app-ns
NAME                 TYPE                             DATA   AGE
regcred              kubernetes.io/dockerconfigjson   1      1m

...
  # 파드 템플릿
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: my-app
          image: core.harbor.domain/library/my-app:latest # 컨테이너 이미지
          ports:
            - containerPort: 8080
          envFrom:
            - secretRef:
                name: my-app-secret
          env:
            - name: SERVICE_PROFILE
              value: "dev"
      imagePullSecrets:
        - name: regcred

jenkins

https://github.com/jenkinsci/helm-charts

Helm 차트를 사용하면 Cloud Native 하게 동작하는 Jenkins 설치가 가능하다.
master, agent 구조로 동작하는 Jenkins 생성이 가능하다.

helm repo add jenkins https://charts.jenkins.io

# 압축파일 다운로드, jenkins-4.7.2.tgz 버전 설치됨
helm fetch jenkins/jenkins

# 압축 파일 해제
tar zxvf jenkins-*.tgz
mv jenkins jenkins-helm

Ingress, StoreClass 에 대한 설정 진행

  ingress:
    enabled: true
    paths: []
    apiVersion: "networking.k8s.io/v1"
    labels: {}
    annotations: {}
    ingressClassName: nginx
    hostName: jenkins.cluster.local
    tls:
    # - secretName: jenkins.cluster.local
    #   hosts:
    #     - jenkins.cluster.local

persistence:
  enabled: true
  existingClaim:
  storageClass: "local-path"

jenkinsUrl: "https://jenkins.cluster.local"

cd jenkins-helm
# namespace 생성
kubectl create ns jenkins
helm install jenkins -f values.yaml . -n jenkins

# 비밀번호 확인
kubectl exec --namespace jenkins -it svc/jenkins -c jenkins -- /bin/cat /run/secrets/additional/chart-admin-password && echo

watch kubectl get pods -n jenkins

jenkins container 에서도 Harbor registry 에 이미지를 pull/push 하기위해 kubernetes.io/dockerconfigjson 타입 시크릿 지정.

# harber-jenkins-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: regcred
  namespace: jenkins
type: kubernetes.io/dockerconfigjson
data:
  .dockerconfigjson: $HARBOR_DOCKER_CONFIG_JSON

HARBOR_DOCKER_AUTH=$(echo -n 'admin:Harbor12345' | base64) \
HARBOR_DOCKER_CONFIG_JSON=$(echo -n '{"auths": {"core.harbor.domain": {"auth": "'$HARBOR_DOCKER_AUTH'"}}}' | base64) \
envsubst < harber-jenkins-secret.yaml | \
kubectl apply -f -

kubectl get secret -n jenkins
NAME                             TYPE                             DATA   AGE
regcred                          kubernetes.io/dockerconfigjson   1      1m
...

jenkins git SSL 무시

https://stackoverflow.com/questions/41930608/jenkins-git-integration-how-to-disable-ssl-certificate-validation

사내 git 서버를 사용중이고 사설 인증서 를 사용중이라면 아래와 같은 오류문구가 뜰 수 있다.

SSL certificate problem: self signed certificate in certificate chain

k8s helm 으로 설치한 jenkins 는 master/agent 가 나뉘어서 동작하는 구조이기 때문에
master, agent 모두 git ssl 을 무시하는 환경변수 설정을 해줘야 한다.

# master ssl disable
controller:
  ...
  initContainerEnv:
    - name: "GIT_SSL_NO_VERIFY"
      value: "true"
  containerEnv:
    - name: "GIT_SSL_NO_VERIFY"
      value: "true"

...

# agent ssl disable
agent:
  enabled: true
  ...
  # Pod-wide environment, these vars are visible to any container in the agent pod
  envVars: 
  - name: "GIT_SSL_NO_VERIFY"
    value: "true"

만약 PodTemplate 과 같은 jenkins pipeline 문법을 사용할 경우 values.yaml 에서 설정한 환경변수가 agent 에서 동작하지 않기 때문에,
아래와 같이 Jenkinsfile 에서 직접 환경변수 지정하는것을 권장

podTemplate(
  yaml: '''
kind: Pod
  ...
''',
  envVars: [envVar(key: 'GIT_SSL_NO_VERIFY', value: 'false')],
) {
  node(POD_LABEL) {
    ...
  }
}

Scripted Pipeline

Cloud Native Jenkins 에서 Script Pipeline 을 사용해 간단한 gradle 프로젝트를 CI 하는 코드를 알아본다.

https://www.jenkins.io/doc/pipeline/steps/kubernetes/#podtemplate-define-a-podtemplate-to-use-in-the-kubernetes-plugin

helm 으로 설치한 Jenkins 에서 kubernetes-plugin 가 기본적으로 설치되어있다.

k8s 기반 Jenkins CI 가 좋은점은 빌드시에 컨테이너기반으로 동작시킬 수 있어 추가적인 플러그인을 설치할 필요가 없다.

// CI 에 사용할 Pod 컨테이너
podTemplate(
    yaml: '''
kind: Pod
spec:
  containers:
  - name: gradle
    image: gradle:7.6.1-jdk17
    command: ['sleep']
    args: ['99d']
  - name: kaniko
    image: gcr.io/kaniko-project/executor:v1.6.0-debug
    command: ['sleep']
    args: ['99d']
    volumeMounts:
      - name: registry-credentials
        mountPath: /kaniko/.docker
  volumes:
    - name: registry-credentials
      secret:
        secretName: regcred
        items:
        - key: .dockerconfigjson
          path: config.json
''',
    envVars: [envVar(key: 'GIT_SSL_NO_VERIFY', value: 'false')],
) {
    node(POD_LABEL) {
        properties([
            parameters([
                // core.harbor.domain 은 k8s CoreDNS 에 이미 설정함
                string(name: 'IMAGE_REGISTRY_ACCOUNT', defaultValue: 'core.harbor.domain/library'),
                string(name: 'IMAGE_NAME', defaultValue: 'hello')
            ])
        ])
        // pipeline steps...
        stage('Get a gradle project') {
            container('gradle') {
                stage('gradle build project') {
                    def scmUrl = scm.getUserRemoteConfigs()[0].getUrl()
                    echo scmUrl
                    git branch: 'main',
                        credentialsId: 'kouzie-git-username',
                        url: scmUrl
                    sh 'gradle build -x test'
                }
            }
        }
        stage('Kaniko build image') {
            container('kaniko') {
                // dockerfile 위치와 context 위치를 pwd 명령으로 지정
                sh "executor -f `pwd`/Dockerfile -c `pwd` \
                  --insecure --skip-tls-verify --cache=true --force \
                  --destination=${params.IMAGE_REGISTRY_ACCOUNT}/${params.IMAGE_NAME}:${env.BUILD_NUMBER} \
                  --destination=${params.IMAGE_REGISTRY_ACCOUNT}/${params.IMAGE_NAME}:latest"
            }
        }
        stage('Deploy') {
            withCredentials([gitUsernamePassword(credentialsId: 'kouzie-git-username', gitToolName: 'git-tool')]) {
                sh ("""
                    sed -i 's|core.harbor.domain/library/hello:[0-9a-zA-Z]*|core.harbor.domain/library/hello:${env.BUILD_NUMBER}|g' k8s/hello.yaml
                    git config --global --add safe.directory `pwd`
                    git config --global http.sslVerify false
                    git config --global user.email jenkins@test.com
                    git config --global user.name jenkins
                    git add k8s/hello.yaml
                    git commit -m "update the image tag"
                    git push origin main
                """)
            }
        }
    }
}

Declarative Pipeline

kind: Pod
spec:
  containers:
    - name: gradle
      image: gradle:7.6.1-jdk17
      command: ['sleep']
      args: ['99d']
#      jib 으로 대체
#    - name: kaniko
#      image: gcr.io/kaniko-project/executor:v1.6.0-debug
#      command: ['sleep']
#      args: ['99d']
#      volumeMounts:
#        - name: registry-credentials
#          mountPath: /kaniko/.docker
  volumes:
    - name: registry-credentials
      secret:
        secretName: regcred
        items:
          - key: .dockerconfigjson
            path: config.json

def getCurrentTime() {
    def currentDate = new Date()
    def formattedDate = currentDate.format("yyyyMMddHHmmss")
    return formattedDate
}

pipeline {
    agent {
        kubernetes {
            label 'gradle_pod'
            yamlFile 'k8s_stateful/KubernetesPod.yaml'
        }
    }
    options {
        disableConcurrentBuilds() // 파이프 라인 동시 실행 X
    }
    environment {
        CREDENTIALS_ID = 'harbor_credentials'
        CURRENT_TIME = getCurrentTime()
    }
    stages {
        stage('build service') {
            steps {
                script {
                    echo "build service start"
                    container("gradle") {
                        withCredentials([usernamePassword(credentialsId: CREDENTIALS_ID, passwordVariable: 'CREDENTIALS_PASSWORD', usernameVariable: 'CREDENTIALS_USERNAME')]) {
                            sh "gradle clean jib -PregistryUsername=${CREDENTIALS_USERNAME} -PregistryPassword=${CREDENTIALS_PASSWORD} -PuniqueBuildId=${CURRENT_TIME}"
                        }
                    }
                    echo "build service end"
                }
            }
        }
        stage('deploy service - gitops') {
            steps {
                script {
                    withCredentials([gitUsernamePassword(credentialsId: 'kouzie-git-username', gitToolName: 'git-tool')]) {
                        def scmUrl = scm.getUserRemoteConfigs()[0].getUrl()
                        git branch: 'main',
                            credentialsId: 'kouzie-git-username',
                            url: scmUrl
                        sh ("""
                            sed -i 's|core.harbor.domain/library/demo-service:[0-9a-zA-Z]*|core.harbor.domain/library/demo-service:${CURRENT_TIME}|g' k8s/demo-deploy.yaml
                            git config --global --add safe.directory `pwd`
                            git config --global http.sslVerify false
                            git config --global user.email jenkins@kouzie.com
                            git config --global user.name jenkins
                            git add k8s/demo-deploy.yaml
                            git commit -m "update the image tag"
                            git push origin main
                        """)
                    }
                }
            }
        }
    }
}

argoCd

작성중…

kubectl create namespace argocd

helm repo add argo https://argoproj.github.io/argo-helm

# 압축파일 다운로드, argo-cd-5.46.8.tgz 다운도르됨
helm fetch argo/argo-cd

# 압축 파일 해제
tar zxvf argo-cd-*.tgz
mv argo-cd argo-cd-helm

마찬가지로 ingress 를 통해 접근함으로 아래처럼 value.yaml 수정

server:
  ...
  ingress:
    # -- Enable an ingress resource for the Argo CD server
    enabled: true
    # -- Additional ingress annotations
    annotations: {
      kubernetes.io/ingress.class: nginx
    }
    ```
    
    ...
    # https redirect 방지
    server.insecure: true
...

cd argo-cd-helm
# namespace 생성
kubectl create ns argocd
helm install argocd -f values.yaml . -n argocd

# 비밀번호 확인
kubectl -n argocd get secret argocd-initial-admin-secret -o jsonpath="{.data.password}" | base64 -d

watch kubectl get pods -n argocd

작성중….