# k8s + keepalived + haproxy HA 구성

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# k8s + keepalived + haproxy HA 구성

skysoo1111 2019. 9. 6. 18:04

k8s(쿠버네티스)는 여러 장점을 가진 컨테이너 제공 플랫폼이지만 단일 서버로만 서비스를 제공한다면, 그 서비스는 언제든 중단될 수 있는 불완전한 서비스일 것이다.

따라서 쿠버네티스는 HA 구성을 지원한다.

HA란?

High Availavility의 약자로 고 가용성을 뜻하며, 서버와 네트워크, 프로그램 등의 정보 시스템이 상당히 오랜 기간 동안 지속적으로 정상 운영이 가능한 성질을 말한다.

[ k8s HA 구성 전 필수 확인 사항 ]

kubeadm의 최소 요구 사항을 충족하는 3대의 Master 시스템
kubeadm의 최소 요구 사항을 충족하는 3대의 Worker 시스템
클러스터의 모든 시스템 (공용 또는 개인 네트워크) 간의 모든 네트워크 연결
모든 장치에 대한 sudo 권한
하나의 장치에서 모든 노드의 SSH 액세스 권한
모든 시스템에 설치된 시스템 kubeadm 및 kubelet. kubectl은 선택 사항

[ 아래 순서로 진행 ]

Step 1. keepalived 설치 및 기동 - All Master Node 설정
Step 2. haproxy 설치 및 기동 - All Master Node 설정
Step 3. kubeadm / kubectl / kubelet 설치
Step 4. kubeadm-config.yaml 작성
Step 5. Master Node 1 설정
Step 6. Master Node 1 네트워크 설정
Step 7. Master Node 2 설정
Step 8. Master Node 3 설정

=> 해당 과정은 시스템 방화벽을 내린 상태로 진행했기 때문에 방화벽을 올리고 설치해야 한다면 필요한 방화벽 포트를 다 뚫어줘야 한다. ( 기동에 필요한 방화벽 오픈 목록은 추후에 정리해서 포스팅 하겠다. )

[ SSH 설정 - 필수는 아님 ]

- 서버간 파일 전송시 매번 암호/패스워드를 묻는 과정을 반복하는건 상당히 귀찮다. SSH 설정으로 해당 작업을 없애자.

# Master Node 1
$ rm -rf /root/.ssh/*
$ ssh <master ip 1> pwd
$ ssh <master ip 2> rm -rf /root/.ssh/*
$ ssh <master ip 3> rm -rf /root/.ssh/*
$ ssh <master ip 2> mkdir -p /root/.ssh/
$ ssh <master ip 3> mkdir -p /root/.ssh/
 
$ scp /root/.ssh/known_hosts root@<master ip 2>:/root/.ssh/
$ scp /root/.ssh/known_hosts root@<master ip 3>:/root/.ssh/
 
$ ssh-keygen -t rsa -P '' -f /root/.ssh/id_rsa
$ cat /root/.ssh/id_rsa.pub >> /root/.ssh/authorized_keys
$ scp /root/.ssh/authorized_keys root@<master ip 2>:/root/.ssh/
 
# Master Node 2
$ ssh-keygen -t rsa -P '' -f /root/.ssh/id_rsa
$ cat /root/.ssh/id_rsa.pub >> /root/.ssh/authorized_keys
$ scp /root/.ssh/authorized_keys root@<master ip 3>:/root/.ssh/
 
# Master Node 3
$ ssh-keygen -t rsa -P '' -f /root/.ssh/id_rsa
$ cat /root/.ssh/id_rsa.pub >> /root/.ssh/authorized_keys
$ scp /root/.ssh/authorized_keys root@<master ip 1>:/root/.ssh/
$ scp /root/.ssh/authorized_keys root@<master ip 2>:/root/.ssh/
 
# 접속 테스트
# ssh -A <master ip 1>
# ssh -A <master ip 2>
# ssh -A <master ip 3>

# 혹시 위 설정을 다했는데 password를 요구하면 아래 명령어 실행
$ restorecon -Rv ~/.ssh

[ kube-apiserver에 대한 Load Balancer 구축 ]

- 모든 요청은 Master Node의 kube-apiserver를 거치게 되어 있으며, 이곳에서 각종 Network Traffic이 발생한다.

- 따라서 kube-apiserver에 대한 Load Balancer가 구축되어 있어야한다.

Step 1. keepalived 설치 및 기동 - All Master Node 설정

# keepalived 설치
$ sudo yum install keepalived                            
$ cd /etc/keepalived                                        
$ mv keepalived.conf keepalived.conf.org       # 원본 백업

# keepalived 설정 - Master Node 1
$ vi /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
    notification_email {
    test@test.com
    test2 @test.com
}
 
notification_email_from lb1@test.com
    smtp_server localhost 
    smtp_connect_timeout 30
}
 
# haproxy 활성화 체크
vrrp_script chk_haproxy {  
    script "killall -0 haproxy"
    interval 2
    weight 2
}
 
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0          # 사용할 인터페이스 설정 (ifconfig 로확인 가능)
    virtual_router_id 51    # Master Node 3대가 모두 같은 값이어야 한다. (최대 255까지설정가능)
    priority 101            # 우선순위 설정 (최대 255까지 설정가능)
    advert_int 1            # VRRP패킷 송신 간격 설정 (초단위로 지정)
    authentication {    
        auth_type PASS      # 평문 인증 설정
        auth_pass 1111      # 인증을 위한 키 (All Master 동일값 설정)
    }
    virtual_ipaddress {
         <LoadBalancer_IP>     # VIP설정 - ping을 통해 현재 사용되지 않고 있는 ip로 설정
    }
     
    track_script {
        chk_haproxy
    }
}

# keepalived 설정 -  Master Node 2 
# Master Node 2 에서는 Master Node 1 과 동일하게 구성하되 priority와 라우터 아이디만 다르게 설정 한다.
# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
 
global_defs {
    notification_email {
    test@test.com
    test2 @test.com
}
 
notification_email_from lb1@test.com
    smtp_server localhost 
    smtp_connect_timeout 30
}
 
# haproxy 활성화 체크
vrrp_script chk_haproxy {  
    script "killall -0 haproxy"
    interval 2
    weight 2
}
 
vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth0         
    virtual_router_id 51   
    priority 100           
    advert_int 1           
    authentication {    
        auth_type PASS     
        auth_pass 1111     
    }
    virtual_ipaddress {
        <LoadBalancer_IP>    
    }
     
    track_script {
        chk_haproxy
    }
}

# keepalived 설정 -  Master Node 3 
# Master Node 3 에서는 Master Node 1 과 동일하게 구성하되 priority와 라우터 아이디만 다르게 설정 한다.
# vi /etc/keepalived/keepalived.conf

global_defs {
    notification_email {
    test@test.com
    test2 @test.com
}
 
notification_email_from lb1@test.com
    smtp_server localhost 
    smtp_connect_timeout 30
}
 
# haproxy 활성화 체크
vrrp_script chk_haproxy {  
    script "killall -0 haproxy"
    interval 2
    weight 2
}
 
vrrp_instance VI_3 {
    state BACKUP
    interface eth0         
    virtual_router_id 51   
    priority 99        
    advert_int 1           
    authentication {    
        auth_type PASS     
        auth_pass 1111     
    }
    virtual_ipaddress {
        <LoadBalancer_IP>    
    }
     
    track_script {
        chk_haproxy
    }
}


# keepalived 실행 (All Master)
$ systemctl enable keepalived
$ systemctl start keepalived
$ systemctl status keepalived

# keepalived 로 생성한 가상 IP 확인 ( inet이 2개 있어야 한다. )
$ ip addr show eth0

Step 2. haproxy 설치 및 기동 - All Master Node 설정

# haproxy 설치
$ sudo yum install haproxy
$ mv /etc/haproxy/haproxy.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg.org  # 원본 백업
$ vi /etc/haproxy/haproxy.cfg

global
    log 127.0.0.1 local2
    maxconn 2000
    uid 0
    gid 0
    daemon                      # background process
 
defaults
    log     global              # global 설정 사용
    mode    tcp                 # SSL 통신을 위해서는 TCP모드로 (http모드는 SSL 안됨)
    option  tcplog
    option  dontlognull         # 데이터가 전송되지 않은 연결 로깅 제외
    retries 3                   # 연결요청 재시도 횟수
    maxconn 2000                #option redispatch 
    #timeout http-request   10s
    #timeout queue          1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
  
frontend ssl_front
    bind <LoadBalancer_IP>:16443  #VIP (kube-master 와 같은 머신을 사용하므로 port를 kube-api 서버와 다르게 설정)
    default_backend ssl_backend
  
backend ssl_backend
    balance roundrobin
    option tcp-check            # ssl-hello-chk option 사용하지 말것 - ssl3.0 protocol 이라 k8s api 서버 오류 유발 (TLS 1.2 이상만 지원)
    server hostname1 <master ip 1>:6443 check
    server hostname2 <master ip 2>:6443 check
    server hostname3 <master ip 3>:6443 check
    

# haproxy 실행 (All Master)
$ systemctl enable haproxy
$ systemctl start haproxy
$ systemctl status haproxy

[ LoadBalancer 설정 확인 ]
nc -v <LoadBalancer_IP> <Port> (ex: " nc -v 192.10.5.12 16443 ")

=> nc 명령어를 찾을 수 없다고 뜬다면 설치해주길 바란다.

Step 3. kubeadm / kubectl / kubelet 설치

# k8s 특정 버전 설치
$ sudo yum -y install kubelet-1.15.3
$ sudo yum -y install kubeadm-1.15.3 kubectl-1.15.3

# 네트워크 iptable 설정
vi /etc/sysctl.conf
$ net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
$ net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1

$ sysctl -p

Step 4. kubeadm-config.yaml 작성

# vi kubeadm-config.yaml

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.15.3
controlPlaneEndpoint: "192.168.10.52:16443"    # LOAD BALANCER IP : PORT

=> kubernetes는 버전에 예민한 편이다.

필자가 k8s HA 구성시 사용한 버전은 v1.15.3이며, 다른 버전에서는 어떻게 동작할지 모른다.

Step 5. Master Node 1 설정

$ sudo kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs

# --upload-certs는 모든 클러스터가 공유해야하는 인증서를 클러스터에 업로드하는 옵션.

Master Node 1의 설정이 정상 적용된다면 join문이 두개가 출력된다.

=> Master Node Join / Worker Node Join시 사용할 것 ( 중요 )

1) Master Node Add join문
You can now join any number of control-plane node by running the following command on each as a root:
kubeadm join 192.168.X.X:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash 값> --control-plane --certificate-key <key 값>

2) Worker Node Add join문
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 192.168.X.X:6443 --token <token 값> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash 값>

Step 6. Master Node 1 kubectl 설정

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

# CNI 설정
$ kubectl apply -f "https://cloud.weave.works/k8s/net?k8s-version=$(kubectl version | base64 | tr -d '\n')"

[ pod 기동 현황 확인 ]

$ kubectl get pod -n kube-system

Step 7. Master Node 2 설정

$ kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash 
sha256:<hash 값> --control-plane 
--certificate-key <key 값>

Step 8. Master Node 3 설정

$ kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash 
sha256:<hash 값> --control-plane 
--certificate-key <key 값>

[ Master node 기동 현황 확인 ]

$ kubectl get nodes

참조 1) http://wiki.webnori.com/display/kubernetes/Install+-+Highly+Available

2) https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/

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