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백엔드+프론트엔드 서비스 쿠버네티스 마이그레이션

단일 서버의 docker-compose 환경에서 실행되던 프론트엔드/백엔드 서비스를 쿠버네티스 클러스터의 독립적인 마이크로서비스로 마이그레이션하는 과정과 주요 트러블슈팅을 다룹니다.

Posted Updated
By 최 민우
8 min read
백엔드+프론트엔드 서비스 쿠버네티스 마이그레이션

1. 개요

  • 목표: 단일 서버에서 docker-compose로 실행되던 프론트엔드/백엔드 서비스를 쿠버네티스 클러스터의 독립적인 마이크로서비스로 전환합니다.
  • 핵심 전략: “하나의 서비스, 하나의 폴더” 원칙에 따라 web-frontend (Streamlit)와 api-backend (Flask)를 별개의 쿠버네티스 리소스로 분리하여 배포하고, 서비스 간 통신은 클러스터 내부에서 처리하도록 구성합니다.

2. 아키텍처 변경: 서비스 분리

2.1. Dockerfile 분리

기존의 단일 Dockerfile은 Streamlit 프론트엔드 실행을 기본으로 하고 있었습니다. 두 서비스를 독립적으로 배포하기 위해, 각 서비스에 맞는 별도의 Dockerfile을 생성했습니다.

  • Dockerfile.front: Streamlit 프론트엔드를 실행합니다.

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      # ... (공통 설정) ...
  EXPOSE 8501
  CMD ["streamlit", "run", "app.py", "--server.address=0.0.0.0", "--server.port=8501"]

  • Dockerfile.back: Flask 백엔드 서버를 실행합니다.

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      # ... (공통 설정) ...
  EXPOSE 5000
  CMD ["python", "api_server.py"]

2.2. 쿠버네티스 리소스 구성

deployment_rules.txt에 따라, deploy 디렉토리 하위에 각 서비스별로 폴더를 생성하고 필요한 리소스를 정의했습니다.

  • deploy/web-frontend/: 프론트엔드 관련 모든 리소스 포함
    • deployment.yaml, service.yaml, ingress.yaml, kustomization.yaml
  • deploy/api-backend/: 백엔드 관련 모든 리소스 포함
    • deployment.yaml, service.yaml, kustomization.yaml

3. 서비스 간 통신과 외부 노출

3.1. 내부 통신: ClusterIP

프론트엔드가 백엔드를 안정적으로 찾을 수 있도록, 백엔드 서비스를 ClusterIP 타입으로 생성했습니다.

  • deploy/api-backend/service.yaml

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      apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: api-backend
  spec:
    selector:
      app: api-backend
    ports:
      - port: 5000
        targetPort: 5000

  • 작동 원리:

    1. 위 Service가 생성되면, 쿠버네티스는 클러스터 내부 DNS에 api-backend라는 고유한 호스트 이름을 등록합니다.
    2. web-frontend 애플리케이션은 코드 수정 없이 http://api-backend:5000 주소로 백엔드에 요청을 보낼 수 있습니다.
    3. 쿠버네티스가 api-backend라는 이름을 실제 백엔드 Pod의 IP로 자동 연결해줍니다.

3.2. 외부 노출: Ingress

외부 도메인(app.example.local)으로 들어오는 트래픽을 경로에 따라 적절한 서비스로 분배하기 위해 Ingress를 사용했습니다.

  • deploy/web-frontend/ingress.yaml

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      # ...
  rules:
  - host: app.example.local
    http:
      paths:
      - path: /api # 백엔드로 가야 할 경로
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-backend
            port: { number: 5000 }
      # ... (/data, /health 등 다른 백엔드 경로들) ...
      - path: / # 그 외 모든 경로
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web-frontend
            port: { number: 80 }

4. 핵심 트러블슈팅 과정

마이그레이션 중 발생했던 주요 문제와 해결 과정을 공유합니다.

4.1. 문제: Pod의 이미지 로딩 실패 (ImagePullBackOff)

  • 현상: kubectl get pods 실행 시, Pod가 이미지를 가져오지 못하고 계속 재시작하는 오류 발생.
  • 원인 분석:
    1. deployment.yaml에 imagePullPolicy가 명시되지 않으면 기본값인 Always로 설정됩니다. 이 경우 쿠버네티스는 항상 원격 레지스트리에서 이미지를 가져오려고 시도합니다.
    2. 우리는 docker build로 로컬에 이미지를 생성하고 k3s ctr images import로 k3s 내부 스토리지에 직접 로드했으므로, 원격 레지스트리에는 해당 이미지가 존재하지 않았습니다.
    3. 또한, :latest 태그는 변경 사항이 있어도 노드가 새 이미지를 받아오지 않는 문제를 유발할 수 있습니다.
  • 해결 방안:
    1. imagePullPolicy 명시: deployment.yaml에 imagePullPolicy: IfNotPresent를 추가하여, 로컬에 이미지가 있으면 원격에서 가져오지 않도록 설정했습니다.
    2. 명시적 버전 태그 사용: :latest 대신 :v1과 같은 명확한 버전 태그를 사용하도록 정책을 변경했습니다.
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      # deployment.yaml 수정 예시
  spec:
    containers:
    - name: web-frontend
      image: web-frontend:v1
      imagePullPolicy: IfNotPresent # <-- 이 줄 추가

4.2. 문제: Ingress를 통한 백엔드 라우팅 오류

  • 현상: app.example.local/api로 접속 시, 의도한 API 페이지가 아닌 “Flask server is running.” 이라는 백엔드의 기본 응답만 표시됨.
  • 원인 분석:
    • ingress.yaml에 포함된 nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: / 어노테이션이 문제였습니다.
    • 이 어노테이션은 Ingress로 들어온 요청의 경로를 /로 강제로 변경하여 백엔드에 전달합니다. 따라서 /api 요청이 백엔드 Flask 서버에는 / 요청으로 전달되었고, @app.route("/")에 정의된 기본 핸들러가 실행된 것입니다.
  • 해결 방안:
    • ingress.yaml에서 annotations 섹션의 rewrite-target 줄을 완전히 삭제했습니다.
    • 이를 통해 /api 요청이 백엔드 서비스에 그대로 전달되어, @app.route("/api") 핸들러가 정상적으로 호출되도록 수정했습니다.

5. 최종 배포 워크플로우

  1. 소스 코드 준비:
    • 소스 코드는 ~/web-application에 위치합니다.
    • 쿠버네티스 배포 설정은 ~/deploy에 위치합니다.

  2. 이미지 빌드 (v1 태그 사용):

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     # 프론트엔드 이미지 빌드
 docker build -t web-frontend:v1 -f web-application/Dockerfile.front web-application/
    
 # 백엔드 이미지 빌드
 docker build -t api-backend:v1 -f web-application/Dockerfile.back web-application/

  3. k3s로 이미지 로드:

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     # 프론트엔드 이미지 로드
 docker save web-frontend:v1 | sudo k3s ctr images import -
    
 # 백엔드 이미지 로드
 docker save api-backend:v1 | sudo k3s ctr images import -

  4. 쿠버네티스에 배포:

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     # deploy 디렉토리의 모든 리소스 적용
 kubectl apply -k deploy/
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