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· 15 min read

knctl​

knctl 은 Knative CLI 툴로 간단하게 knative cluster를 만들고 Knative를 추상화해서 앱까지 배포할 수 있는 오픈소스이다.

참고​

Knative 다시 살펴보기​

앞선 포스팅에서도 이야기 했지만 기존 FaaS(AWS Lambda, Google Cloud Funtions, Azure Function) 과는 다른 Serverless 개념으로 받아들어야 한다.

다시 한번 특징을 나열해보면 아래와 같다.

  • Serverless Container의 신속한 배치
  • Automatic scaling up and down to zero
  • Istio를 백엔드로 활용하여 Routing 구현
  • 배포 된 코드 및 config의 특정 시점 스냅 샷

그리고 다음과 같은 CRDs(Custom Resource Definitions)로 구성된 오브젝트들로 정의된다.

  • Route는 사용자 서비스에 대한 HTTP endpoint와 Routing을 제공한다.
  • Revisions은 code(function)와 config로 구성된 불변의 스냅샷. Route를 통해 endpoint를 할당받지 못한 Revision은 자동으로 kubernetes resource에서 삭제됨
  • Configuration은 요구되는 Revision 최신 상태를 기록하고 생성하고 추적할수 있음. 소스 패키지(git repo나 archive)를 컨테이너로 변환하기 위한 내용이나 메타데이터등을 포함시킬수 있음.
  • Service는 Routes와 Configurations 리소스의 추상화된 집합체. 모든 워크로드의 lifecycle을 관리함. 트래픽을 항상 최신의 Revision으로 route되도록 정의할수 있음

하나씩 조금 자세히 이야기 하면 아래처럼 정리 할수 있다.

Route​

Route는 사용자 서비스(Code와 Configuration의 Revision정보)의 네트워크 Endpoint를 제공한다. kubernetes namespace는 여러개의 Route를 가질수 있다. Route는 하나 이상의 Revisions을 가지면서 수명이 길고 안정적인 HTTP Endpoint를 제공한다. 기본구성은 Route 객체가 Configuration에 의해 생성된 최신의 Revision으로 트래픽을 자동으로 지정한다. 조금더 복잡한 경우로는 istio의 기능을 활용하여 트래픽을 백분율 기준으로 Route를 지정할 수 있다.

Revision​

Revision은 Code와 Configuration의 불변의 스냅샷이다. 하나의 Revision은 컨테이너 이미지를 참조하고 선택적으로 Build를 참조할 수 있다. Revision은 Configuration이 업데이트 시 생성된다.
Route를 통해 http주소 지정이 불가능한 Revision은 폐기 되고 관련된 kubernetes 리소스가 삭제가 된다. 시간이 지남에 따라 Configuration이 생성한 Revision 히스토리가 제공되고 사용자는 이전 Revision로 쉽게 롤백 할 수 있다.

Configuration​

Configuration은 최신의 Revision상태를 설명하고, 생성하고, 원하는 상태가 갱신될때 Revision의 상태를 추적한다. Configuration은 Build를 참조하여 소스(git repo 또는 archive)를 컨테이너로 변환하는 방법에 대한 가이드가 포함되어 있거나 단순히 컨테이너 이미지 및 수정에서 필요한 메타 데이터 만 참조 할 수 있다.

Product Integration​

2019년 2월 현재 0.3이 릴리스되고 있고 벌써 여러 제품에 통합이 되고 있다.

최근 IBMthink 2019에서 Managed Knative (Experimental)를 내놓기도 하였다.
https://www.ibm.com/blogs/bluemix/2019/02/announcing-managed-knative-on-ibm-cloud-kubernetes-service-experimental/

Istio를 포함한 Knative 마저도 품는 모습으로 managed kubernetes 영역에서 글로벌 플레이어들 모두 서로 치고나가는 모습들을 볼수 있다.

작년 11월에는 Gitlab 제품안에 serverless라는 extension형태의 서비스가 추가 되기도 하였고,
https://about.gitlab.com/press/releases/2018-12-11-gitlab-and-triggermesh-announce-gitlab-serverless.html

triggermesh 라는 곳에서는 serverless management platform이라는 이름으로 knative 기반 멀티 서버리스 플랫폼을 출시하기도 하였다.
https://triggermesh.com/serverless_management_platform/

Pivotal Function Service (PFS), Google GKE SERVERLESS ADD-ON 등은 아직 early access 신청만 받고 있는 상태이다.

오늘은 간단하게 배포할수 있는 툴 knctl과 관련 use-case를 소개하고자 한다.

Kubernetes Cluster 생성​

일단 GKE Free tier에서 Cluster를 하나 생성하자.

gcloud container clusters create knative \
  --region=asia-east1-a \
  --cluster-version=latest \
  --machine-type=n1-standard-2 \
  --enable-autoscaling --min-nodes=1 --max-nodes=5 \
  --enable-autorepair \
  --scopes=service-control,service-management,compute-rw,storage-ro,cloud-platform,logging-write,monitoring-write,pubsub,datastore \  
  --num-nodes=3

cluster 생성된것을 확인하고 cluster-admin 권한을 할당한다. 

$ kubectl get nodes
NAME                                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION
gke-knative-default-pool-d1a39347-5m5t   Ready     <none>    1m        v1.11.7-gke.4
gke-knative-default-pool-d1a39347-l6zh   Ready     <none>    1m        v1.11.7-gke.4
gke-knative-default-pool-d1a39347-qv5r   Ready     <none>    1m        v1.11.7-gke.4

$ kubectl create clusterrolebinding cluster-admin-binding \
  --clusterrole=cluster-admin \
  --user=$(gcloud config get-value core/account)
Your active configuration is: [cloudshell-4728]
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "cluster-admin-binding" created

knctl 설치​

이번 포스팅에서는 Mac OS 설치 기준으로 작성하였다.

homebrew 설치​

brew install starkandwayne/kubernetes/knctl

binary​

https://github.com/cppforlife/knctl/releases 

$ wget https://github.com/cppforlife/knctl/releases/download/v0.1.0/knctl-darwin-amd64
$ mv knctl-* /usr/local/bin/knctl
$ chmod +x /usr/local/bin/knctl

knctl 로 Knative 배포​

설치한 knctl로 Knative 배포를 진행한다. 설치되는 내용을 지켜보고 있으면 istio를 먼저 배포하고 그다음에 Knative를 설치하는 것을 확인할 수 있다. 배포되는 모듈들의 상태를 하나하나 체크해서 배포하기 때문에 설치상에 과정들을 확인할 수 있다. 

$ knctl install --exclude-monitoring

테스트를 위한 namespace hello-test를 생성한다.

$ kubectl create namespace hello-test
namespace "hello-test" created

knctl deploy 명령으로 최초 revision을 배포한다.
아래 결과를 보면 hello-00001 이라고 하는 최초의 revision을 작성하기 때문에 latest tag를 달고 배포를 하게 된다. 

$ knctl deploy \
      --namespace hello-test \
      --service hello \
      --image gcr.io/knative-samples/helloworld-go \
      --env TARGET=Rev1

Name  hello

Waiting for new revision to be created...

Tagging new revision 'hello-00001' as 'latest'

Tagging new revision 'hello-00001' as 'previous'

Annotating new revision 'hello-00001'

Waiting for new revision 'hello-00001' to be ready for up to 5m0s (logs below)...

hello-00001 > hello-00001-deployment-5cdbfc9bc9-hks6t | 2019/02/17 22:27:50 Hello world sample started.

Revision 'hello-00001' became ready

Continuing to watch logs for 5s before exiting

Succeeded
kubectl get svc knative-ingressgateway -n istio-system
NAME                     TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP    PORT(S)                                                                                                                   AGE
knative-ingressgateway   LoadBalancer   10.63.253.209   34.***.***.248   80:32380/TCP,443:32390/TCP,31400:32400/TCP,15011:30082/TCP,8060:31125/TCP,853:32009/TCP,15030:31102/TCP,15031:31631/TCP   6h

위처럼 Knative가 프로비저닝 되면서 ingress-gateway가 하나 생성이 되어있는 것을 확인할 수 있고 knctl로도 ingress를 확인이 가능하다.

$ knctl ingress list
Ingresses

Name                    Addresses     Ports  Age
knative-ingressgateway  34.***.***.248  80     6h
                                        443
                                        31400
                                        15011
                                        8060
                                        853
                                        15030
                                        15031

1 ingresses

Succeeded

Knative custom domain 연결​

Domain이 별도로 없기 때문에 Knative는 내부적으로 example.com이라고 하는 기본 domain을 사용한다. 그래서 실제 knctl curl 명령은 내부적으로 hello.hello-test.example.com으로 curl을 실행하게 되고 해당 결과를 아래와 같이 확인할 수 있다.

$ knctl curl --service hello -n hello-test
Running: curl '-sS' '-H' 'Host: hello.hello-test.example.com' 'http://34.***.***.248:80'

Hello Rev1!

Succeeded

kubernetes node가 3개이므로 3개의 pod가 생성된 것을 확인할 수 있다. 일정시간(default:5분)이 지나면 zero to scale 관점에서 pod가 종료되므로 다시 확인할때는 다시 curl 명령을 날리게 되면 다시 pod가 올라오게 된다. 해당 개념은 FaaS또는 AWS Lambda에서 Cold-Start와 동일한 것이라 볼 수 있다.

AWS Cold Start 참고 : https://novemberde.github.io/aws/2018/02/02/Lambda_coldStart.html

$ kubectl get po
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-00001-deployment-5cdbfc9bc9-hks6t   3/3       Running   0          4m

가지고 있는 도메인이 있다면 위에서 나온 34.***.***.248 IP를 domain에 매핑해보자. 아래에서는 기존 보유중인 skcloud.io 도메인을 연결하였다.

$ dig knative.skcloud.io
;; ANSWER SECTION:
knative.skcloud.io.     603     IN      A       34.***.***.248

knctl domain을 이용하여 default domain을 knative.skcloud.io로 변경한다.

$ knctl domain create -d knative.skcloud.io --default
Succeeded

knctl routes 명령으로 해당 hello-test app의 Endpoint 정보를 확인할 수 있다.

$ knctl routes list -n hello-test
Routes in namespace 'hello-test'

Name   Domain                               Traffic        Annotations  Conditions  Age
hello  hello.hello-test.knative.skcloud.io  100% -> hello  -            3 OK / 3    1h

1 routes

Succeeded

5분이상 기다렸다가 curl로 확인하면 Cold-Start 되는 시간(몇초) 지연이 발생하고 결과를 확인할 수 있다. 이후에는 바로 응답을 확인할 수 있다. 

$ curl http://hello.hello-test.knative.skcloud.io/
Hello Rev1!

revision 추가​

이번에는 revision을 추가해보자. TARGET environment 변수를 Rev2로 수정하고 배포를 한다. 기존 hello-00002 revision이 최신 revision으로 갱신되어 배포가 되는것을 확인할 수 있다.

$ knctl deploy --service hello \
    --image gcr.io/knative-samples/helloworld-go \
    --env TARGET=Rev2
Name  hello

Waiting for new revision (after revision 'hello-00001') to be created...

Tagging new revision 'hello-00002' as 'latest'

Tagging older revision 'hello-00001' as 'previous'

Annotating new revision 'hello-00002'

Waiting for new revision 'hello-00002' to be ready for up to 5m0s (logs below)...

hello-00002 > hello-00002-deployment-6cf86bbfc7-sblz9 | 2019/02/17 23:25:43 Hello world sample started.

Revision 'hello-00002' became ready

Continuing to watch logs for 5s before exiting

Succeeded

신규 revision 서비스를 추가된것을 확인할 수 있다. 마찬가지로 몇초간의 Cold-Start delay가 발생할 수도 있다. 

$ curl http://hello.hello-test.knative.skcloud.io/
Hello Rev2!

$ knctl curl --service hello
Running: curl '-sS' '-H' 'Host: hello.hello-test.knative.skcloud.io' 'http://34.***.***.248:80'

Hello Rev2!

Succeeded

revision list를 확인해보면 현재 latest, previous TAG정보를 확인할 수 있다.

$ knctl revision list --service hello
Revisions for service 'hello'

Name         Tags      Annotations  Conditions  Age  Traffic
hello-00002  latest    -            1 OK / 4    14m  100% -> hello.hello-test.knative.skcloud.io
hello-00001  previous  -            1 OK / 4    4h   -

2 revisions

Succeeded

Blue/Green 배포​

Blue/Green Deploy는 knctl rollout 명령으로 수행할수 있다.
rollout 할때 --managed-route=false 옵션을 줘야 특정 비율로 routing이 가능하다.
아래 예시는 TARGET environment 변수를 blue, green으로 바꿔가면서 배포를 진행하였다.

$ knctl deploy --service hello \
    --image gcr.io/knative-samples/helloworld-go \
    --env TARGET=blue \
    --managed-route=false
Name  hello

Waiting for new revision (after revision 'hello-00002') to be created...

Tagging new revision 'hello-00003' as 'latest'

Tagging older revision 'hello-00002' as 'previous'

Annotating new revision 'hello-00003'

Waiting for new revision 'hello-00003' to be ready for up to 5m0s (logs below)...

Revision 'hello-00003' became ready

Continuing to watch logs for 5s before exiting

hello-00003 > hello-00003-deployment-99478dcc5-jf267 | 2019/02/17 23:48:20 Hello world sample started.

Succeeded

revision list를 확인하면 아래와 같이 latest로 Traffic 전체가 routing 되는 것을 확인할 수 있다.

$ knctl revision list --service hello
Revisions for service 'hello'

Name         Tags      Annotations  Conditions  Age  Traffic
hello-00005  latest    -            4 OK / 4    44s  100% -> hello.hello-test.knative.skcloud.io
hello-00004  previous  -            4 OK / 4    2m   -
hello-00003  -         -            1 OK / 4    5m   -
hello-00002  -         -            1 OK / 4    28m  -
hello-00001  -         -            1 OK / 4    4h   -

5 revisions

Succeeded

이후에 rollout을 통해 previous로 90%, latest로 10%로 변경을 하면 즉시 반영이 되고 실제 트래픽도 분산되어 들어온다. %가 낮은 쪽으로 routing이 될 경우 Cold-Start가 발생하게 되면 delay는 발생하게 된다.

$ knctl rollout --route hello -p hello:latest=10% -p hello:previous=90%
Succeeded

$ knctl revision list
Revisions

Service  Name         Tags      Annotations  Conditions  Age  Traffic
hello    hello-00005  latest    -            2 OK / 4    1h   10% -> hello.hello-test.knative.skcloud.io
~        hello-00004  previous  -            2 OK / 4    1h   90% -> hello.hello-test.knative.skcloud.io
~        hello-00003  -         -            1 OK / 4    1h   -
~        hello-00002  -         -            1 OK / 4    1h   -
~        hello-00001  -         -            1 OK / 4    5h   -

5 revisions

Succeeded

간단하게 curl 반복문을 작성하여 돌려보자. 

#!/bin/sh
while true
do
curl -sS --max-time 3 http://hello.hello-test.knative.skcloud.io/
done

간단하게 위 sh을 돌리면 아래와 같이 Cold-Start delay가 발생할때 time out이 발생하고 이후 green revision으로 접속이 되는것을 볼 수 있다. 

$ ./test.sh
curl: (28) Operation timed out after 3002 milliseconds with 0 bytes received
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
curl: (28) Operation timed out after 3003 milliseconds with 0 bytes received
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!
Hello green!
Hello blue!
Hello blue!
Hello blue!

정리​

지금까지 knctl을 사용하여 간단하게 knative를 배포하고 custom domain을 연결하여 blue-green 배포까지 해봤다. 이외에도 Knative Build를 활용하여 Docker image 작업을 하거나 서비스 카탈로그 등을 연동하여 외부 DBaaS를 연동하는 use-case등을 찾아볼수 있다.

아직 초기 단계이지만 Knative는 istio와 함께 IBM, Google, Pivotal등 global player들의 차세대 오픈소스로 부상하고 있다고 볼 수 있다.

Zero to scale 이라는 슬로건아래 Serverless, FaaS 사상을 기반으로 build, serving, event, routing이라고 하는 Cloud Computing 추상화의 끝판으로 진화하고 있다. 앞으로 어떤 모습으로 진화될지 궁금하고 다음번에는 MQ나 Pub/sub를 연동하거나 멀티 클라우드 환경에서 동작하는 모습을 보여주는 것도 좋을것 같다. 희망사항이지만 올해 OpenInfraDay나 Kubernetes Day Korea 행사에서 Hands-on을 진행해보는것도 좋지 않을까?