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해당 워크샵은 Amazon EKS Upgrades: Strategies and Best Practices
를 기반으로 진행하는 AWES 스터디에서 진행한 내용입니다.
K8S Upgrade
1년에 3개의 마이너 버전 출시 → 최근 3개 버전 release branches(패치) 지원하기 때문에 업데이트가 필요함
[가상의 온프레미스 환경 K8S 에서 업그레이드 계획 짜기]
환경 구성
ControlPlane * 3EA (with LB)
DataPlane * 3EA (with LB)
Ubuntu 22.04 (kernel 5.15)
Containerd 1.7.z
K8S Version 1.28.2 - kubeadm, kubelet
CNI : Cilium 1.4.z
CSI : OpenEBS 3.y.z
애플리케이션 및 요구사항 확인 : 현황 조사 후 작성…
=> 목표 버전이 k8s 1.32 일 때 ...
1. 버전 호환성 검토
K8S(kubelet, apiserver..) 1.32 요구 커널 버전 확인 : 예) user namespace 사용 시 커널 6.5 이상 필요 - Docs
containerd 버전 조사 : 예) user namespace 에 대한 CRI 지원 시 containerd v2.0 및 runc v1.2 이상 필요 - Docs
CNI(Cilium) 요구 커널 버전 확인 : 예) BPF-based host routing 기능 필요 시 커널 5.10 이상 필요 - Docs
CNI 이 지원하는 K8S 버전 확인 - Docs
CSI
애플리케이션 요구사항 검토
2. 업그레이드 방법 결정
in-place: 기존의 클러스터 상에서 버전을 올리는 것
blue-green: 온프레미스 클러스터 set을 하나 더 만들어서 앞단의 LB에서 바꿔주는 것
3. 결정된 방법으로 업그레이드 계획 수립
4. 사전 준비
(옵션) 각 작업 별 상세 명령 실행 및 스크립트 작성, 작업 중단 실패 시 롤백 명령/스크립트 작성
모니터링 설정
(1) ETCD 백업
(2) CNI(cilium) 업그레이드
5. CP(Control Plane) 노드 순차 업그레이드
노드 1대씩 작업 진행 1.28 → 1.29
(3) Ubuntu OS(kernel) 업그레이드 → 재부팅
(4) containerd 업그레이드 → containerd 서비스 재시작
(5) kubeadm 업그레이드 → kubelet/kubectl 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
노드 1대씩 작업 진행 1.29 → 1.30
(5) kubeadm 업그레이드 → kubelet/kubectl 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
작업 완료 후 CP 노드 상태 확인
6. DP(Data Plane) 노드 순차 업그레이드 : 1.28 → 1.29 → 1.30
노드 1대씩 작업 진행 1.28 → 1.29
(6) 작업 노드 drain 설정 후 파드 Evicted 확인, 서비스 중단 여부 모니터링 확인
(7) Ubuntu OS(kernel) 업그레이드 → 재부팅
(8) containerd 업그레이드 → containerd 서비스 재시작
(9) kubeadm 업그레이드 → kubelet 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
노드 1대씩 작업 진행 1.29 → 1.30
(9) kubeadm 업그레이드 → kubelet 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
작업 완료 후 DP 노드 상태 확인 ⇒ (10) 작업 노드 uncordon 설정 후 다시 상태 확인
7. K8S 관련 전체적인 동작 1차 점검
애플리케이션이 정상적으로 동작하는지 확인
8. CP 노드 순차 업그레이드 : 1.30 → 1.31 → 1.32
노드 1대씩 작업 진행 x 버전별 반복
kubeadm 업그레이드 → kubelet/kubectl 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
작업 완료 후 CP 노드 상태 확인
9. DP 노드 순차 업그레이드 : 1.30 → 1.31 → 1.32
노드 버전별로 반복
작업 노드 drain 설정 후 파드 Evicted 확인, 서비스 중단 여부 모니터링 확인
kubeadm 업그레이드 → kubelet 업그레이드 설치 → kubelet 재시작
작업 완료 후 DP 노드 상태 확인 ⇒ 작업 노드 uncordon 설정 후 다시 상태 확인
10. K8S 관련 전체적인 동작 2차 점검
애플리케이션이 정상적으로 동작하는지 확인
Amazon EKS Upgrades: Strategies and Best Practices
미리 제공받은 워크샵 환경에 접속하면 EKS가 미리 준비되어 있는 것을 확인할 수 있다.
whoami
pwd
# s3 버킷 확인
aws s3 ls
# 환경변수(테라폼 포함) 및 단축키 alias 등 확인
cat ~/.bashrc
# eks 플랫폼 버전 **eks.44**
aws eks describe-cluster --name $EKS_CLUSTER_NAME | jq
1.25 버전을 사용하고 있는 것을 확인할 수 있다.
eksctl get nodegroup --cluster $CLUSTER_NAME
kubectl get node --label-columns=eks.amazonaws.com/capacityType,node.kubernetes.io/lifecycle,karpenter.sh/capacity-type,eks.amazonaws.com/compute-type
kubectl get nodes -owide
argocd도 load balancer로 미리 설정되어 있다. (url은 Loadbalancer에서 확인 가능)
kubectl describe cm -n kube-system aws-auth
[Cluster insights]
현재 사용하고 있는 버전에서 deprecated 되는 API가 있으면 미리 알려준다.
[kube-ops-view 설치]
# kube-ops-view
helm repo add geek-cookbook https://geek-cookbook.github.io/charts/
helm repo update
helm install kube-ops-view geek-cookbook/kube-ops-view --version 1.2.2 --namespace kube-system
#
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-nlb-target-type: ip
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-scheme: internet-facing
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-type: external
  labels:
    app.kubernetes.io/instance: kube-ops-view
    app.kubernetes.io/name: kube-ops-view
  name: kube-ops-view-nlb
  namespace: kube-system
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8080
  selector:
    app.kubernetes.io/instance: kube-ops-view
    app.kubernetes.io/name: kube-ops-view
EOF
# kube-ops-view 접속 URL 확인 (1.5, 1.3 배율)
kubectl get svc -n kube-system kube-ops-view-nlb -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].hostname}' | awk '{ print "KUBE-OPS-VIEW URL = http://"$1"/#scale=1.5"}'
kubectl get svc -n kube-system kube-ops-view-nlb -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].hostname}' | awk '{ print "KUBE-OPS-VIEW URL = http://"$1"/#scale=1.3"}'
[krew 설치]
# 설치
(
  set -x; cd "$(mktemp -d)" &&
  OS="$(uname | tr '[:upper:]' '[:lower:]')" &&
  ARCH="$(uname -m | sed -e 's/x86_64/amd64/' -e 's/$arm$$64$\?.*/\1\2/' -e 's/aarch64$/arm64/')" &&
  KREW="krew-${OS}_${ARCH}" &&
  curl -fsSLO "https://github.com/kubernetes-sigs/krew/releases/latest/download/${KREW}.tar.gz" &&
  tar zxvf "${KREW}.tar.gz" &&
  ./"${KREW}" install krew
)
# PATH
export PATH="${KREW_ROOT:-$HOME/.krew}/bin:$PATH"
vi ~/.bashrc
-----------
export PATH="${KREW_ROOT:-$HOME/.krew}/bin:$PATH"
-----------
# 플러그인 설치
kubectl krew install ctx ns df-pv get-all neat stern oomd whoami rbac-tool rolesum
kubectl krew list
#
kubectl df-pv
#
kubectl whoami --all
[실습 환경 배포한 테라폼 파일 확인]
aws s3 ls
aws s3 ls s3://workshop-stack-tfstatebackendbucketf0fc9a9d-kas98meuhol5
# backend_override.tf 수정
terraform { 
  backend "s3" {
    bucket = "workshop-stack-tfstatebackendbucketf0fc9a9d-kas98meuhol5"
    region = "us-west-2"
    key    = "terraform.tfstate"
  }
}
# 확인
terraform state list
terraform output
샘플 애플리케이션: 고객이 카탈로그를 탐색하고 장바구니에 항목을 추가하며 결제 프로세스를 통해 주문을 완료할 수 있는 간단한 웹 스토어 애플리케이션
#
cd ~/environment
git clone codecommit::${REGION}://eks-gitops-repo
#
sudo yum install tree -y
tree eks-gitops-repo/ -L 2
ArgoCD의 App of Apps 패턴으로 구성되어 있다.
# Login to ArgoCD Console using credentials from following commands:
export ARGOCD_SERVER=$(kubectl get svc argo-cd-argocd-server -n argocd -o json | jq --raw-output '.status.loadBalancer.ingress[0].hostname')
echo "ArgoCD URL: http://${ARGOCD_SERVER}"
ArgoCD URL: http://k8s-argocd-argocdar-01634fea43-3cdeb4d8a7e05ff9.elb.us-west-2.amazonaws.com
export ARGOCD_USER="admin"
export ARGOCD_PWD=$(kubectl -n argocd get secret argocd-initial-admin-secret -o jsonpath="{.data.password}" | base64 -d)
echo "Username: ${ARGOCD_USER}"
echo "Password: ${ARGOCD_PWD}"
Username: admin
Password: ~
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-nlb-target-type: ip
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-scheme: internet-facing
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-type: external
  labels:
    app.kubernetes.io/instance: ui
    app.kubernetes.io/name: ui
  name: ui-nlb
  namespace: ui
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8080
  selector:
    app.kubernetes.io/instance: ui
    app.kubernetes.io/name: ui
EOF
kubectl get svc -n ui ui-nlb -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].hostname}' | awk '{ print "UI URL = http://"$1""}'
[Choosing an Upgrade Strategy : 업그레이드 전략 선택 (In-Place vs Blue-Green)]
in-place 업그레이드 전략 : 기존 EKS 클러스터를 최신 Kubernetes 버전으로 업그레이드
EKS Control Plan을 대상 Kubernetes 버전으로 업그레이드합니다.
새로운 Kubernetes 버전과 일치하도록 작업자 노드 AMI를 업데이트합니다.
애플리케이션 가동 중지 시간을 최소화하기 위해 작업자 노드를 한 번에 하나씩 또는 소규모로 비우고 교체합니다.
새 버전과의 호환성을 보장하기 위해 모든 Kubernetes 매니페스트, 애드온 및 구성을 업데이트합니다.
철저한 테스트와 검증을 수행하여 애플리케이션과 서비스가 예상대로 작동하는지 확인합니다.
장점    
VPC, 서브넷, 보안 그룹 등 기존 클러스터 리소스와 구성을 유지합니다.
동일한 클러스터 API 엔드포인트를 유지하므로 외부 통합 및 도구를 업데이트할 필요성이 최소화됩니다.
업그레이드 프로세스 중에 여러 클러스터를 관리하는 것에 비해 인프라 오버헤드가 덜 필요합니다.
클러스터 간에 상태 저장 애플리케이션과 지속형 데이터를 마이그레이션할 필요성을 최소화합니다.
단점
업그레이드 과정에서 가동 중지 시간을 최소화하려면 신중한 계획과 조정이 필요합니다.
여러 Kubernetes 버전을 건너뛸 경우 연속적인 업그레이드가 여러 번 필요할 수 있으며, 업그레이드 프로세스가 길어질 수 있습니다.
업그레이드 중에 문제가 발생하면 롤백이 더 어렵고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. Control Plane이 업그레이드되면 롤백할 수 없습니다.
호환성을 보장하기 위해 모든 구성 요소와 종속성에 대한 철저한 테스트와 검증이 필요합니다.
Blue-Green 업그레이드 전략 :  새 EKS 클러스터(addon, apps)를 만들고 트래픽을 이전 클러스터에서 새 클러스터로 점진적으로 전환
출처: https://jafreitas90.medium.com/aws-deployment-strategies-ebc910420bf2
원하는 Kubernetes 버전 및 구성으로 새 EKS 클러스터(green)를 만듭니다.
새 클러스터에 애플리케이션, 애드온 및 구성을 배포합니다.
새 클러스터가 예상대로 작동하는지 확인하기 위해 철저한 테스트와 검증을 수행합니다.
DNS 업데이트, 로드 밸런서 구성 또는 서비스 메시와 같은 기술을 사용하여 점진적으로 이전 클러스터(blue)에서 새 클러스터(green)로 트래픽을 전환합니다.
새 클러스터를 면밀히 모니터링하여 트래픽을 처리하고 예상대로 성능이 발휘되는지 확인하세요.
모든 트래픽이 새 클러스터로 전환되면 이전 클러스터를 해제합니다.
장점
새로운 클러스터를 프로덕션 트래픽으로 전환하기 전에 철저히 테스트할 수 있으므로, 보다 통제되고 안전한 업그레이드 프로세스가 가능합니다.
단일 업그레이드에서 여러 Kubernetes 버전을 건너뛸 수 있으므로 전체 업그레이드 시간과 노력이 줄어듭니다.
문제가 발생할 경우 트래픽을 이전 클러스터로 다시 전환하여 빠르고 쉬운 롤백 메커니즘을 제공합니다.
새 클러스터가 완전히 검증될 때까지 이전 클러스터가 계속 트래픽을 제공하므로 업그레이드 프로세스 동안 가동 중지 시간이 최소화됩니다.
단점
두 개의 클러스터를 동시에 유지 관리해야 하므로 업그레이드 프로세스에 추가적인 인프라 리소스와 비용이 필요합니다.
클러스터 간 트래픽 이동에 대한 보다 복잡한 조정 및 관리가 필요합니다.
CI/CD 파이프라인, 모니터링 시스템, 액세스 제어 등의 외부 통합을 업데이트하여 새 클러스터를 가리키도록 해야 합니다.
클러스터 간 데이터 마이그레이션이나 동기화가 필요한 상태 저장 애플리케이션의 경우 어려울 수 있습니다.
[In-place Cluster Upgrade : 1.25 → 1.26]
호환성 검토 했다고 가정하고 진행
1. Control Plane Upgrade
# 
cd ~/environment/terraform
terraform state list
# 현재 버전 확인 : 파일로 저장해두기
kubectl get pods --all-namespaces -o jsonpath="{.items[*].spec.containers[*].image}" | tr -s '[[:space:]]' '\n' | sort | uniq -c > 1.25.txt
kubectl get pods --all-namespaces -o jsonpath="{.items[*].spec.containers[*].image}" | tr -s '[[:space:]]' '\n' | sort | uniq -c
      6 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/amazon-k8s-cni:v1.19.3-eksbuild.1
      6 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/amazon/aws-network-policy-agent:v1.2.0-eksbuild.1
      8 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/aws-ebs-csi-driver:v1.41.0
      2 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/coredns:v1.8.7-eksbuild.10
      2 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/csi-attacher:v4.8.1-eks-1-32-7
      6 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/csi-node-driver-registrar:v2.13.0-eks-1-32-7
      2 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/csi-provisioner:v5.2.0-eks-1-32-7
      2 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/csi-resizer:v1.13.2-eks-1-32-7
      2 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/csi-snapshotter:v8.2.1-eks-1-32-7
      6 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/kube-proxy:v1.25.16-minimal-eksbuild.8
      8 602401143452.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/eks/livenessprobe:v2.14.0-eks-1-32-7
      8 amazon/aws-efs-csi-driver:v1.7.6
      1 amazon/dynamodb-local:1.13.1
      1 ghcr.io/dexidp/dex:v2.38.0
      1 hjacobs/kube-ops-view:20.4.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-assets:0.4.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-cart:0.7.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-catalog:0.4.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-checkout:0.4.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-orders:0.4.0
      1 public.ecr.aws/aws-containers/retail-store-sample-ui:0.4.0
      1 public.ecr.aws/bitnami/rabbitmq:3.11.1-debian-11-r0
      2 public.ecr.aws/docker/library/mysql:8.0
      1 public.ecr.aws/docker/library/redis:6.0-alpine
      1 public.ecr.aws/docker/library/redis:7.0.15-alpine
      2 public.ecr.aws/eks-distro/kubernetes-csi/external-provisioner:v3.6.3-eks-1-29-2
      8 public.ecr.aws/eks-distro/kubernetes-csi/livenessprobe:v2.11.0-eks-1-29-2
      6 public.ecr.aws/eks-distro/kubernetes-csi/node-driver-registrar:v2.9.3-eks-1-29-2
      2 public.ecr.aws/eks/aws-load-balancer-controller:v2.7.1
      2 public.ecr.aws/karpenter/controller:0.37.0@sha256:157f478f5db1fe999f5e2d27badcc742bf51cc470508b3cebe78224d0947674f
      5 quay.io/argoproj/argocd:v2.10.0
      1 registry.k8s.io/metrics-server/metrics-server:v0.7.0
# IDE-Server 혹은 자신의 PC에서 반복 접속 해두자!
export UI_WEB=$(kubectl get svc -n ui ui-nlb -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].hostname}'/actuator/health/liveness)
curl -s $UI_WEB ; echo
{"status":"UP"}
# 반복 접속 1
UI_WEB=k8s-ui-uinlb-d75345d621-e2b7d1ff5cf09378.elb.us-west-2.amazonaws.com/actuator/health/liveness
while true; do curl -s $UI_WEB ; date; sleep 1; echo; done
# 반복 접속 2 : aws cli 자격증명 설정 필요
aws eks describe-cluster --name $EKS_CLUSTER_NAME | egrep 'version|endpoint"|issuer|platformVersion'
        "version": "1.25",
        "endpoint": "https://A77BDC5EEBAE5EC887F1747B6AE965B3.gr7.us-west-2.eks.amazonaws.com",
                "issuer": "https://oidc.eks.us-west-2.amazonaws.com/id/A77BDC5EEBAE5EC887F1747B6AE965B3"
        "platformVersion": "eks.44",
# 반복 접속 2
while true; do curl -s $UI_WEB; date; aws eks describe-cluster --name eksworkshop-eksctl | egrep 'version|endpoint"|issuer|platformVersion'; echo ; sleep 2; echo; done
terraform에서 version을 1.26으로 바꾼다.
# 기본 정보
aws eks describe-cluster --name $EKS_CLUSTER_NAME | egrep 'version|endpoint"|issuer|platformVersion'
# 클러스터 버전을 변경하면 테라폼 계획에 표시된 것처럼, 관리 노드 그룹에 대한 특정 버전이나 AMI가 테라폼 파일에 정의되지 않은 경우,
# eks 클러스터 제어 평면과 관리 노드 그룹 및 애드온과 같은 관련 리소스를 업데이트하게 됩니다. 
# 이 계획을 적용하여 제어 평면 버전을 업데이트해 보겠습니다.
terraform apply -auto-approve 
# eks control plane 1.26 업글 확인
aws eks describe-cluster --name $EKS_CLUSTER_NAME | jq
...
서비스 중단 없이 잘 업그레이드 된 것을 확인할 수 있다.
2. Upgrading EKS Addons
현재 사용하고 있는 addons
eks_addons = {
    coredns = {
      addon_version = "v1.8.7-eksbuild.10"
    }
    kube-proxy = {
      addon_version = "v1.25.16-eksbuild.8"
    }
    vpc-cni = {
      most_recent = true
    }
    aws-ebs-csi-driver = {
      service_account_role_arn = module.ebs_csi_driver_irsa.iam_role_arn
    }
  }
추천하는 버전으로 업데이트하고 다시 apply 한다.
apply 이후에 플러그인 버전도 잘 바뀐 것을 확인할 수 있다.
*3. Upgrading DataPlane (관리형 노드그룹) *
blue는 아직 사용하지 않는거라 1.25 버전으로 고정한다.
ami id를 수정한다.
    custom = {
      instance_types = ["t3.medium"]
      min_size     = 1
      max_size     = 2
      desired_size = 1
      update_config = {
        max_unavailable_percentage = 35
      }
      ami_id = try(var.ami_id)
      enable_bootstrap_user_data = true 
    }
관리형 노드 그룹도 추가한다.
terraform apply -auto-approve
custom node group은 specific한 ami를 사용한다. 이제 variable.tf 에서 변수 mng_cluster_version을 "1.25"에서 "1.26"으로 변경하고 ami id도 바꾼 뒤 테라폼을 apply 한다.
variable "mng_cluster_version" {
  description = "EKS cluster mng version."
  type        = string
  default     = "1.26"
}
variable "ami_id" {
  description = "EKS AMI ID for node groups"
  type        = string
  default     = "ami-086414611b43bb691"
}
Node group 버전이 올라간 것을 확인할 수 있다.
custom은 제거 후 다시 apply 한다.

[AWES 3기] 9주차 스터디 내용 정리

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