Spring Cloud - k8s!

개요

스프링 클라우드 내부의 여러 라이브러리를 사용해 아래 기능들을 지원하였는데

Config Map
Service Discovery
Reverse Proxy(Gateway)
Client side Loadbalancer

spring-cloud-k8s 라이브러리를 사용하면 k8s 와 연계해서 위와 같은 기능을 사용할 수 있다.

https://spring.io/projects/spring-cloud-kubernetes#overview
https://docs.spring.io/spring-cloud-kubernetes/reference/getting-started.html https://www.youtube.com/watch?v=f4yOpHfVFw8&t=1404s

ConfigMap

문서에선 기본적으로 spring.application.name 과 동일한 configMap 을 찾아 Spring Config 로 등록한다고 설명한다.

Spring Application 과 cloudMap 의 namespace 도 물론 동일해야 한다.

그 외에도 profile 에 따라 자동으로 가져오는 설정들이 있음으로 아래 url 참고

https://docs.spring.io/spring-cloud-kubernetes/docs/current/reference/html/#kubernetes-propertysource-implementations

하지만 커스텀한 namespace, configMap 이름을 지정해서 Spring Config 로 등록해야 할 경우 bootstrap.properties 를 사용하면 된다.

# config map
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  namespace: spring
  name: demo-config
data:
  application.properties: |
    TEST_STRING=Hello Test
    calc.test=Hello Calc
    demo=Hello Demo

kubectl apply -f config.yaml 

configmap/demo-config created

Spring Boot Dependencies

사용하는 dependency 는 아래와 같다.

dependencies {
  implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
  implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-validation'
  implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator'

  // for k8s configMap
  implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-kubernetes-client-config'
  // for spring cloud feign client
  implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-openfeign'
  // for k8s service loadbalancer
  implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-loadbalancer' 
}

그리고 각 서비스를 도커 이미지화 할 수 있는 Dockerfile 작성 및 이미지 생성

FROM openjdk:8-jdk-alpine
# gradle
ARG JAR_FILE=build/libs/*.jar
# maven
# ARG JAR_FILE=target/*.jar
COPY ${JAR_FILE} app.jar
ENV SPRING_PROFILES_ACTIVE=dev
ENTRYPOINT ["java","-jar","/app.jar", "--sprig.active.profile=${SPRING_PROFILES_ACTIVE}"]

# api/greeting 위치에서 실행
gradle build
docker build -t greeting .

# api/calculating 위치에서 실행
gradle build
docker build -t calculating .

생성된 이미지를 기반으로 k8s Deployment 생성할 수 있는 manifest 파일 구성

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  namespace: spring
  name: calc-deployment
  labels:
    app: calc-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: calc-deployment
  template:
    metadata:
      labels:
        app: calc-deployment
    spec:
      containers:
        - name: calc-deployment
          image: calculating
          imagePullPolicy: Never #이미지가 로컬에 존재할 경우
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /actuator/health/liveness
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 5
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /actuator/health/readiness
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 5
          ports:
            - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  namespace: spring
  name: calc-service
  labels:
    app: calc-service
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80 # CLUSTER Service 접근 포트
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080
  selector:
    app: calc-deployment

배포전에 k8s Service Account 설정을 해야한다.
Spring Cloud Kubernetes 에서 실행 중인 Pod 주소 목록, ConfigMap 을 검색할 수 있으려면 k8s API에 대한 액세스가 필요하다.

default 계정이 각종 k8s API 를 사용할 수 있도록 권한을 부여.

https://cloud.spring.io/spring-cloud-kubernetes/reference/html/#service-account

위 url 에서 Service Account 섹션 확인 후 Role, RoleBinding 생성

# name space
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: spring
---
# rbac.yaml
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: spring
  name: namespace-reader
rules:
  - apiGroups: ["", "extensions", "apps"]
    resources: ["configmaps", "pods", "services", "endpoints", "secrets"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]

---

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: namespace-reader-binding
  namespace: spring
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: default
    apiGroup: ""
roleRef:
  kind: Role
  name: namespace-reader
  apiGroup: ""

kubectl apply -f rbac.yaml

# namespace/spring created
# role.rbac.authorization.k8s.io/namespace-reader created
# rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/namespace-reader-binding created

kubectl apply -f calc-deployment.yaml

# deployment.apps/calc-deployment created
# service/calc-service created

curl --location 'http://localhost:30080/calculating'

Hello Calc:Hello Demo

반환문자열 이 ConfigMap 에 지정한 문자열
bootstrap.properties 에 ConfigMap 이 정상적으로 등록된것을 확인할 수 있다.

feign client

Spring Cloud 플랫폼에선 Eureka 를 사용해 Discovery Client 가 이루어졌지만
k8s 에선 Discovery Client 를 할 필요가 없다.

k8s CoreDNS, CNI 에 의해 라우팅, 로드밸런싱이 이루어진다.

@FeignClient(name = "calc-service") // service name
public interface CalculatingClient {
    @GetMapping("/calculating/{num1}/{num2}")
    Long addNumbers(@PathVariable Long num1, @PathVariable Long num2);
}

feignClient 와 같은 간단한 RestTemplate 구현체는 k8s DNS 에서 사용하는 정규화된 도메인 이름(FQDN) 만으로 서비스 호출이 가능하다.

https://cloud.spring.io/spring-cloud-kubernetes/reference/html/#kubernetes-native-service-discovery RestTemplate 에서 {service-name}.{namespace}.svc.{cluster}.local:{service-port} url 을 호출하게 된다.
나머지는 k8s Networking 이 알아서 파드까지 http 요청을 전달함

curl --location 'http://localhost:30081/greeting/1/2'
3

greeting 서비스를 통해 calculating 서비스까지 호출이 이어짐

Discovery Client 할 필요가 없고 내부에 client server list 또한 가지고 있을 필요가 없기에 서비스 입장에선 효율적이다.

k8s 의존성 제거

위와같이 org.springframework.cloud 라이브러리를 사용해 k8s 와 연동하는 방법도 좋지만,
k8s 라이브러리 의존성을 없에고 외부에서 환경변수를 사용해 주입시키는 방법도 있다.

SpringBoot 버전에 따라 ConfigMap 을 가져오는 라이브러리도 달라지고, 언어 별로 k8s API 를 사용하는 방식이 다 다르기 때문에 k8s API 를 사용하지 않고 설정값을 가져올 수 있게 하는것이 좀 더 낫다 할 수 있다.

설정값은 아래와 같이 envFrom 을 통해 환경변수로 등록하여 사용

    ...
    spec:
      containers:
        - name: greet-deployment
          image: ${REGISTRY_URL}/greeting:latest
          # image: greeting
          # imagePullPolicy: Never # 이미지가 로컬에 존재할 경우
          imagePullPolicy: Always
          envFrom:
            - secretRef:
                name: greeting-secret

더잉상 spring-cloud-starter-loadbalancer 의존성을 통해 서버 라우팅을 진행하지 않고 k8s Service 리소스 url 을 통해 접근하도록 설정

@FeignClient(name="calc", url = "http://calc-service:8080")
// @FeignClient(name="calc", url = "http://calc-service.namespace.svc.cluster.local:8080")
public interface CalculatingClient {
    @GetMapping("/calculating/{num1}/{num2}")
    Long addNumbers(@PathVariable Long num1, @PathVariable Long num2);
}

k8s CoreDNS 를 통해 요청이 라우팅된다.

jib

https://github.com/GoogleContainerTools/jib

기존에 java 기반 이미지를 생성하려면 Docker 데몬을 통해 빌드과정을 거쳐야 했지만
jib 을 사용하면 Docker 데몬 없이도 이미지 생성이 가능하다.

jib1
jib2

다음과 같이 plugin 지정

plugins {
    id 'com.google.cloud.tools.jib' version '2.8.0'
}
subprojects {
    apply plugin: 'com.google.cloud.tools.jib'
    ...

    def url = project.properties["registryUrl"].toString()
    def username = project.properties["registryUsername"].toString()
    def password = project.properties["registryPassword"].toString()

    jib {
        from {
            image = 'docker.io/library/openjdk:11'
        }
        to {
            image = "${url}/${project.name}"
            tags = ["latest"]
            setAllowInsecureRegistries(true) // docker registry 사설 인증서 허용
            auth.username = username
            auth.password = password
        }
    }
}

gradle clean api:calculating:jib \
    -PregistryUrl=core.harbor.domain/demo \
    -PregistryUsername=admin \
    -PregistryPassword=Harbor12345

gradle clean api:greeting:jib \
    -PregistryUrl=core.harbor.domain/demo \
    -PregistryUsername=admin \
    -PregistryPassword=Harbor12345

jib 플러그인을 설치하면 아래와 같은 3가지 task 를 사용할 수 있다.

jib: build your container image and Publish
jibBuildTar: build your image directly to a Docker daemon
jibDockerBuild: build and save your image to disk as a tarball

docker registry 에 이미지를 업로드 하지 않는다면 jibDockerBuild 사용하면 된다.
gradle :api:greeting:jibDockerBuild
gradle :api:calculating:jibDockerBuild

힘들게 docker build 명령어를 사용할 필요가 없으며
jib.to.image 에 registry 주소까지 적용할 경우 자동으로 image push 됨으로 편하다.

좀더 자세한 설명은 아래 url 참고
https://github.com/GoogleContainerTools/jib/blob/master/jib-gradle-plugin/README.md

데모코드

https://github.com/Kouzie/spring-kube-demo

Spring Cloud - k8s!

개요

ConfigMap

Spring Boot Dependencies

feign client

k8s 의존성 제거

jib

데모코드

참고

k8s - istio!

모니터링 - Prometheus 메트릭!

DB 복제!

모니터링 - OpenTelemetry!