Deployment

이번 장에서는 Certified Kubernetes Administrator (CKA) 을 준비하며 "Deployment"에 대해서 알아본다.

Deployment

운영 환경에 배포되어야 하는 애플리케이션이 있으며 여러 이유에 의해서 여러 개의 인스턴스로 실행되고 있다.
만약 Docker Registry에 새로운 이미지가 올라오게 된다면 모든 인스턴스를 업데이트 해야 한다.
이렇게 업데이트가 필요한 경우 서비스가 중단되면 안되기 때문에 한번에 모든 인스턴스를 업데이트할 수는 없다.
인스턴스를 하나씩 업데이트하는 방식으로 서비스 중단없이 업데이트할 수 있으며 이러한 업데이트를 롤링 업데이트라 한다.
쿠버네티스의 Deployment는 롤링 업데이트를 사용하여 기본 인스턴스를 원활하게 업데이트하고, 변경사항을 취소하거나, 배포에 대한 변경사항을 일시중지하고 다시 시작하는 기능을 제공한다.

Definition

"kind"를 제외하면 "ReplicaSet"과 매우 유사하다.
kubectl create -f deployment-definition.yaml 명령어를 통해 Deployment를 생성할 수 있다.
이후 kubectl get deployment 명령어를 통해 Deployment를 확인할 수 있다.
kubectl get replicasets 명령어를 실행하면 Deployment 이름에서 새 ReplicaSet이 생성된 것을 확인할 수 있다.
결과적으로 Pod를 생성하므로 kubectl get pods 명령어를 통해 Pod 명령을 실행하면 Deployment 이름과 ReplicaSet가 있는 Pod를 확인할 수 있다.

Commands

kubectl get all 명령어를 통해 생성된 모든 객체를 한 번에 확인할 수 있다.

Example

"Deployment"를 생성할 deployment.yaml 파일을 작성한다.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deployment
  labels:
    tier: frontend
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      name: nginx-2
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx

kubectl create -f deployment.yaml 명령어를 입력하여 "Deployment"를 생성한다.
kubectl get deployment 명령어를 입력하여 "Deployment"를 확인한다.

kubectl describe deployment myapp-deployment 명령어를 입력하여 "Deployment"에 대한 자세한 정보를 확인한다.

Name:                   myapp-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Thu, 20 Feb 2025 14:43:55 +0900
Labels:                 app=nginx
                        tier=frontend
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=myapp
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=myapp
  Containers:
   nginx:
    Image:         nginx
    Port:          <none>
    Host Port:     <none>
    Environment:   <none>
    Mounts:        <none>
  Volumes:         <none>
  Node-Selectors:  <none>
  Tolerations:     <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   myapp-replicaset (3/3 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  2m11s  deployment-controller  Scaled up replica set myapp-replicaset from 2 to 3

kubectl get all 명령어를 입력하여 생성된 모든 객체를 확인한다.

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/myapp-replicaset-2z8c4   1/1     Running   0          3m22s
pod/myapp-replicaset-ckn8d   1/1     Running   0          19h
pod/myapp-replicaset-jfkq8   1/1     Running   0          18h

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   24h

NAME                               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/myapp-deployment   3/3     3            3           3m22s

NAME                               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/myapp-replicaset   3         3         3       19h

Rollout and Versioning

새로운 Deployment를 만들거나 기존 Deployment에서 이미지를 업데이트할 때마다 롤아웃이 트리거된다.
롤아웃은 애플리케이션 컨테이너를 점진적으로 배포하거나 업데이트하는 프로세스이며, 처음 Deployment를 만들면 롤아웃이 트리거된다.
새로운 롤아웃은 새로운 Deployment 버전을 만든다.
최초에 "Revision 1"이 생성되고 이후에 애플리케이션이 업데이트될 때, 새로운 롤아웃이 트리거되어 "Revision 2"가 생성된다.
이를 통해 Deployment에 대한 변경 사항을 추적하고 필요한 경우 이전 버전으로 Deployment를 롤백할 수 있다.

Commands

kubectl rollout status deployment/myapp-deployment 명령어를 입력하여 Deployment의 상태를 확인할 수 있다.
kubectl rollout history deployment/myapp-deployment 명령어를 입력하여 Deployment의 히스토리를 확인할 수 있다.

Deployment Strategy

배포 전략에는 두 가지 유형이 있다.
첫번째는 "Recreate" 전략으로, 이전 버전의 파드를 삭제하고 새 버전의 파드를 생성한다.
즉, 먼저 실행 중인 인스턴스 5개를 삭제한 다음 새 애플리케이션 버전의 새 인스턴스 5개를 배포한다.
이 전략의 문제점은 이전 버전이 다운된 후 최신 버전이 올라오기 때문에 최신 버전이 올라오기 전까지 다운타임이 발생하는 것이다.
두번째는 "Rolling Update" 전략으로, 이전 버전의 파드를 삭제하기 전에 새 버전의 파드를 생성한다.
Deployment를 만들 때 전략을 지정하지 않으면 기본적으로 "Rolling Update" 전략이 사용된다.

Kubectl Apply

우선 Deployment를 생성한 deployment-definition.yml 파일에서 필요한 부분을 수정한다.
이후 kubectl apply -f deployment-definition.yml 명령어를 입력하여 변경된 부분만 업데이트한다.
또 다른 방법으로 kubectl set image deployment/myapp-deployment nginx=nginx:1.9.1 명령어를 입력하여 이미지를 업데이트할 수 있다.
이렇게 변경하는 경우 기존 yml 파일이 수정되지 않기 때문에 주의해야 한다.

Recreate vs RollingUpdate

Recreate 전략과 RollingUpdate 전략의 차이를 확인할 필요가 있다.
Recreate 전략의 경우 이전 ReplicaSet가 먼저 0으로 축소되고 새 ReplicaSet가 5개로 확장되는 것을 확인할 수 있다.
RollingUpdate 전략의 경우 이전 ReplicaSet가 한 번에 하나씩 축소되고 동시에 새로운 ReplicaSet가 한 번에 하나씩 확장되는 것을 확인할 수 있다.

Upgrades

새로운 Deployment가 생성되어 5개의 복제본을 배포하는 경우 먼저 ReplicaSet이 자동으로 생성되고, 이는 복제본 수를 충족하는 데 필요한 파드 수를 생성한다.
애플리케이션을 업데이트하면 쿠버네티스는 배포 객체가 새 ReplicaSet을 생성하고 컨테이너를 배포하기 시작한다.
동시에 RollingUpdate 전략에 따라 이전 ReplicaSet와 Pod를 제거한다.
kubectl get replicasets 명령어를 입력하여 ReplicaSet을 확인하면 이전 ReplicaSet과 새 ReplicaSet이 모두 생성된 것을 확인할 수 있다.

Rollback

애플리케이션 업데이트 이후 문제가 발생한 경우 이전 버전으로 롤백할 수 있다.
쿠버네티스 Deployment를 사용하면 이전 버전으로 롤백할 수 있으며, kubectl rollout undo 명령어를 사용하여 롤백할 수 있다.
롤백 전과 후의 kubectl get replicasets 명령을 출력하면 이 차이를 알 수 있다. 롤백 전에 첫 번째 ReplicaSets에는 파드가 0개였고 새 복제 세트에는 파드가 5개 였으며 롤백이 완료된 후에는 반대가 된다.

Commands

Create:
- kubectl create -f deployment-definition.yml
Get:
- kubectl get deployment
Update:
- kubectl apply -f deployment-definition.yml
- kubectl set image deployment/myapp-deployment nginx=nginx:1.9.3
Status:
- `kubectl rollout status deployment/myapp-deployment
- kubectl roolout history deployment/myapp-deployment
Rollback:
- kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment

Example

"Deployment"를 생성할 deployment.yaml 파일을 작성한다.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deployment
  labels:
    tier: frontend
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  replicas: 6
  template:
    metadata:
      name: nginx-2
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx

kubectl create -f deployment.yaml 명령어를 입력하여 "Deployment"를 생성한다.
kubectl rollout status deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 상태를 확인한다.

Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 0 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 1 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 2 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 3 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 4 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 5 of 6 updated replicas are available...
deployment "myapp-deployment" successfully rolled out

kubectl delete deployment myapp-deployment 명령어를 입력하여 "Deployment"를 삭제한다.
삭제 직후 kubectl rollout status deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 복제본이 제거되는 것을 확인한다.

Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 0 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 1 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 2 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 3 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 4 of 6 updated replicas are available...
Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 5 of 6 updated replicas are available...
deployment "myapp-deployment" successfully rolled out

kubectl rollout history deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 Deployment의 히스토리를 확인한다.

REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>

이번에는 Deployment를 생성할 때 "--record" 옵션을 추가하여 히스토리를 기록한다.
kubectl create -f deployment.yaml --record 명령어를 입력하여 "Deployment"를 생성한다.
다시 kubectl rollout history deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 실행하면 실행할 때의 명령어가 저장되어 있는 것을 확인할 수 있다.

deployment.apps/myapp-deployment
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=deployment.yaml --record=true

kubectl describe deployment myapp-deployment 명령어를 입력하여 "Deployment"에 대한 자세한 정보를 확인한다.

Name:                   myapp-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Thu, 20 Feb 2025 16:22:45 +0900
Labels:                 app=nginx
                        tier=frontend
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
                        kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deployment.yaml --record=true
Selector:               app=myapp
Replicas:               6 desired | 6 updated | 6 total | 6 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=myapp
  Containers:
   nginx:
    Image:         nginx
    Port:          <none>
    Host Port:     <none>
    Environment:   <none>
    Mounts:        <none>
  Volumes:         <none>
  Node-Selectors:  <none>
  Tolerations:     <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   myapp-deployment-5655d5f56f (6/6 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  2m21s  deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 0 to 6

Annotation 영역을 확인해보면 실행시켰을 때, 사용한 명령어를 확인할 수 있다.
"edit" 명령어를 사용하여 실행 중인 이미지를 변경해 보도록 한다.
kubectl edit deployment myapp-deployment --record를 입력한다. "--record" 옵션을 추가하여 변경 기록을 남기도록 한다.

// 생략 ..
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.18
        imagePullPolicy: Always
        name: nginx
// 생략 ..

image: nginx:1.18로 수정하여 특정 버전으로 변경되도록 수정한다.
수정 후 kubectl describe deployment myapp-deployment 명령어를 입력하여 변경된 내용을 확인한다.

// 생략 ..
Events:
  Type    Reason             Age                From                   Message
  ----    ------             ----               ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  8m                 deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 0 to 6
  Normal  ScalingReplicaSet  68s                deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5bc74bc7d5 from 0 to 2
  Normal  ScalingReplicaSet  68s                deployment-controller  Scaled down replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 6 to 5
  Normal  ScalingReplicaSet  68s                deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5bc74bc7d5 from 2 to 3
  Normal  ScalingReplicaSet  58s                deployment-controller  Scaled down replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 5 to 4
  Normal  ScalingReplicaSet  58s                deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5bc74bc7d5 from 3 to 4
  Normal  ScalingReplicaSet  57s                deployment-controller  Scaled down replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 4 to 3
  Normal  ScalingReplicaSet  57s                deployment-controller  Scaled up replica set myapp-deployment-5bc74bc7d5 from 4 to 5
  Normal  ScalingReplicaSet  55s                deployment-controller  Scaled down replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 3 to 2
  Normal  ScalingReplicaSet  51s (x3 over 55s)  deployment-controller  (combined from similar events): Scaled down replica set myapp-deployment-5655d5f56f from 1 to 0

Events 영역을 확인해보면 기본 전략이 "RollingUpdate" 전략이기 때문에 이전 ReplicaSet이 하나씩 줄어들고 새 ReplicaSet이 하나씩 늘어나는 것을 확인할 수 있다.
이번에는 "set image" 명령어를 사용하여 이미지를 변경해 보도록 한다. kubectl set image deployment myapp-deployment nginx=nginx:1.18-perl --record 명령어를 입력한다.

Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/myapp-deployment image updated

업데이트가 완료되었으면 다시 kubectl rollout history deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 변경된 내용을 확인한다.

REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=deployment.yaml --record=true
2         kubectl edit deployment myapp-deployment --record=true
3         kubectl set image deployment myapp-deployment nginx=nginx:1.18-perl --record=true

정상적으로 지금까지의 변경 사항이 기록되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이번에는 kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment 명령어를 입력하여 롤백을 진행한다.
정상적으로 Rollout 되었다면 kubectl rollout history deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 변경된 내용을 확인한다.

REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=deployment.yaml --record=true
3         kubectl set image deployment myapp-deployment nginx=nginx:1.18-perl --record=true
4         kubectl edit deployment myapp-deployment --record=true

"Revision 4"가 새롭게 생겼고, "Revision 4"와 동일한 "Revision 2"는 제거된 것을 확인할 수 있다.
다시 "edit" 명령어를 사용하여 버전을 변경해 본다. kubectl edit deployment myapp-deployment --record 명령어를 입력한다.

// 생략 ..
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.18-does-not-exists
        imagePullPolicy: Always
        name: nginx
// 생략 ..

존재하지 않는 버전을 입력하고 저장한 후 kubectl rollout status deployment.apps/myapp-deployment 명령어를 입력하여 롤백이 진행되는 것을 확인한다.

Waiting for deployment "myapp-deployment" rollout to finish: 3 out of 6 new replicas have been updated...

이미지가 존재하지 않기 때문에 롤백이 진행되지 않는 것을 확인할 수 있다.

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
myapp-deployment   5/6     3            5           19m

Deployment의 상태를 확인해 보면 총 6개의 파드 중에 5개만 사용가능한 것을 확인할 수 있다.

NAME                                READY   STATUS             RESTARTS   AGE
myapp-deployment-5bc74bc7d5-j4hhh   1/1     Running            0          6m5s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-md5n7   1/1     Running            0          5m59s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-qvs9t   1/1     Running            0          6m
myapp-deployment-5bc74bc7d5-r9qfw   1/1     Running            0          6m5s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-zkkcr   1/1     Running            0          6m2s
myapp-deployment-c4d655759-fljbc    0/1     ImagePullBackOff   0          2m45s
myapp-deployment-c4d655759-gbskv    0/1     ImagePullBackOff   0          2m45s
myapp-deployment-c4d655759-hbkpl    0/1     ImagePullBackOff   0          2m45s

파드의 상태를 확인해 보면 이미지를 가져오지 못해서 총 세개의 파드가 사용할 수 없는 상태인 것을 확인할 수 있다.
kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment 명령어를 입력하여 정상 상태의 Revision으로 롤백을 진행한다.

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deployment-5bc74bc7d5-j4hhh   1/1     Running   0          8m51s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-md5n7   1/1     Running   0          8m45s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-qvs9t   1/1     Running   0          8m46s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-r9qfw   1/1     Running   0          8m51s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-xtqg6   1/1     Running   0          21s
myapp-deployment-5bc74bc7d5-zkkcr   1/1     Running   0          8m48s

파드의 상태를 확인해 보면 문제가 있던 하나의 파드가 새롭게 생성된 것을 확인할 수 있다.

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