사례18건

18건 중 11~15번째

1. IL-0194 kube-apiserver 재시작 뒤 Vector DaemonSet 의 파드 list 요청이 한꺼번에 몰려 etcd 메모리가 세 배 가까이 늘고 마스터 노드가 연쇄적으로 재시작했다.

   Palark2023

   증상

   일상적인 kube-apiserver 재시작 직후 etcd 메모리 사용량이 거의 세 배로 치솟았고, 그 여파로 모든 마스터 노드가 연쇄적으로 재시작했다. 고객사의 운영 클러스터였다.

   컨트롤 플레인 무응답데이터베이스 과부하

   촉발

   일상적인 kube-apiserver 재시작 뒤, Vector 로그 수집기 DaemonSet 의 파드 전부가 캐시를 다시 채우려고 한꺼번에 파드 list 요청을 보냈다.

   원인

   용량 한계

   구성 요소

   etcd쿠버네티스 API 서버텔레메트리 에이전트

   기여 요인

   한계 미인지기본 설정 방치

   감지

   kube-apiserver 재시작 직후 마스터 노드 전체 메모리와 etcd 메모리 그래프가 치솟고 마스터 노드가 연쇄적으로 재시작하면서 알았다. 원인이 된 DaemonSet 은 감사 로그를 보고 찾았다.

   조치

   • limit-list-custom 이라는 PriorityLevelConfiguration 을 만들어 요청 대기열을 설정했다. 값은 문서의 표준 설정을 그대로 썼다.
   • 같은 이름의 FlowSchema 를 만들어, 이 DaemonSet 서비스 어카운트가 보내는 파드 list 와 get 요청을 그 대기열로 보냈다.

   후속 조치

   • 쿠버네티스 Rust 라이브러리에 resourceVersion 설정을 넣는 PR 을 냈다.
   • Vector 로그 수집기 쪽에 이 문제를 고치는 PR 을 열었다.
   • Cilium CNI 에서도 비슷한 문제를 찾아 같은 방법으로 해결했다.

   교훈

   etcd 는 필드 셀렉터와 레이블 셀렉터를 모르기 때문에, kube-apiserver 에는 가벼워 보이는, 필터를 건 list 요청도 etcd 에서는 그 종류의 객체 전체를 읽는 일이 된다. 데이터가 꼭 최신이어야 하는 컨트롤러가 아니라면 resourceVersion=0 으로 kube-apiserver 캐시에서 읽게 할 수 있다. 다만 kube-apiserver 가 여러 대면 인스턴스마다 다른 데이터를 받을 수 있다. 여러 파드가 한꺼번에 보내는 요청은 Priority and Fairness 로 대기열에 넣어 kube-apiserver 와 etcd 를 지킬 수 있다. 위험한 것은 파드 요청만이 아니어서 Cilium CNI 에서도 비슷한 문제가 나왔다.

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2. IL-0184 kubeadm 클러스터의 API 서버와 내부 인증서가 만료돼 JupyterHub KubeSpawner 가 컨테이너를 만들지 못하고 kubectl 연결이 거부됐다

   dbhang2021

   증상

   JupyterHub 의 KubeSpawner 로 컨테이너를 만들 때 처음 보는 오류가 나며 생성이 실패했다. 오류는 SSL 인증서가 만료됐다는 내용이었다.

   컨트롤 플레인 무응답배포 실패

   원인

   인증서·자격 증명 만료

   구성 요소

   쿠버네티스 API 서버kubelet

   기여 요인

   한계 미인지한계 경보 부재

   감지

   KubeSpawner 가 컨테이너를 만들다가 처음 보는 SSL 인증서 오류를 냈다. 글쓴이는 오류 로그를 검색해 클러스터 내부 인증서 만료가 원인임을 알았다.

   조치

   • `kubeadm alpha certs check-expiration` 으로 인증서별 남은 기간을 확인했다.
   • 기존 인증서 파일과 `/etc/kubernetes/*.conf` 파일을 백업 디렉터리로 옮겼다.
   • `kubeadm init phase certs all` 로 모든 인증서를 새로 만들었다.
   • `kubeadm init phase kubeconfig all` 로 admin.conf 를 비롯한 kubeconfig 파일을 새로 만들었다.
   • 새 admin.conf 를 `~/.kube/config` 로 복사하고 kubelet 을 재시작했다.
   • 예전 인증 정보를 들고 있던 kube-system 컨테이너들을 `docker restart` 로 모두 재시작했다.

   교훈

   kubeadm 클러스터의 인증서가 만료되면 kubectl 이 API 서버에 연결하지 못하므로 kubectl 로는 갱신할 수 없고, 노드에서 kubeadm 으로 직접 갱신해야 한다. 갱신 뒤에는 인증서만이 아니라 kubeconfig 파일도 새로 만들어야 하고, 예전 인증 정보를 들고 있는 kube-system 파드도 재시작해야 한다. 글쓴이는 클러스터를 처음부터 직접 구성해 봤다면 인증서를 쓴다는 것을 바로 알았을 것이고, 명령 한 줄로 막을 수 있는 문제였다고 돌아봤다.

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3. IL-0012 CPU limit 과 커널 CFS 쿼터 버그로 파드가 과하게 스로틀링돼 헬스 체크가 실패하고 애플리케이션이 멈췄다

   Omio2020

   증상

   Omio 는 6개월 동안 원인을 알 수 없는 멈춤을 겪었다. 애플리케이션이 멈추거나 헬스 체크에 응답하지 않았고, 네트워크 연결이 끊겼다.

   CPU 스로틀링프로브 실패오류율 상승지연 시간 증가간헐적 타임아웃간헐적 연결 실패

   촉발

   쿠버네티스는 CPU limit 을 커널 CFS 의 쿼터로 구현한다. 주기는 100ms 이고, limit 2코어는 주기마다 CPU 시간 200ms 가 된다. 스레드 10개가 동시에 돌면 20ms 만에 쿼터를 다 쓰고, 남은 80ms 동안 파드의 모든 스레드가 멈춘다. 여기에 커널 CFS 스케줄러의 알려진 버그가 불필요한 스로틀링을 일으켜, 컨테이너가 허용된 쿼터를 다 쓰기도 전에 스로틀링됐다.

   원인

   소프트웨어 결함

   구성 요소

   컨테이너 CPU 한도리눅스 커널kubelet

   기여 요인

   한계 미인지모니터링 사각지대미패치 알려진 버그

   감지

   팀은 6개월 동안 애플리케이션이 멈추거나 헬스 체크에 응답하지 않는 현상을 겪었지만, 쿠버네티스가 cgroup 지표를 내보내지 않아 스로틀링을 바로 알아채지 못했다. 파드 안에서 /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.stat 의 nr_throttled 와 throttled_time 을 읽어 스로틀링 비율을 확인했다.

   조치

   • 버그를 고친 최신 커널이 모든 클러스터에 배포될 때까지 CPU limit 을 껐다.

   후속 조치

   • CFS 쿼터 버그를 고친 최신 커널을 모든 클러스터에 배포한다.
   • 사용률, 포화도, 오류를 보는 USE 지표와 함께 API 지연과 오류율을 지켜보며 결과가 기대한 대로인지 확인한다.

   교훈

   CFS 쿼터 버그가 고쳐지지 않은 커널을 쓴다면 쿠버네티스에서 CPU limit 을 없애거나 kubelet 에서 CFS 쿼터를 끄는 편이 낫다. CPU request 와 limit 은 설정이 비슷해 보여도 구현이 전혀 다르다. CPU 스로틀링은 쿠버네티스 기본 지표에 드러나지 않으므로 cpu.stat 을 직접 확인해야 한다. limit 을 끄면 최적화되지 않은 애플리케이션이 노드의 CPU 를 독차지할 수 있으니, JVM, Go, Node 런타임을 미리 튜닝해 둬야 한다.

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4. IL-0013 노드 RAM 을 절반으로 줄이자 conntrack 테이블이 가득 차 집계 서비스에 연결 리셋과 오류가 늘었다

   loveholidays2020

   증상

   서비스 구조를 바꾸고 노드 풀 크기를 조정하고 하위 서비스를 샤딩한 직후, 집계 서비스에 여러 연결 문제가 생기고 오류율이 올라갔다.

   연결 리셋오류율 상승간헐적 연결 실패

   촉발

   집계 서비스가 도는 노드의 RAM 을 절반으로 줄였고, 하위 서비스를 샤딩하면서 추적해야 할 연결 수는 두 배가 됐다. conntrack_max 는 노드 RAM 에 비례하므로 노드가 추적할 수 있는 연결 수는 줄고 추적할 연결은 늘었다.

   원인

   용량 한계

   구성 요소

   conntrack 테이블kube-proxy노드 풀HAProxy

   기여 요인

   한계 미인지용량 계획 부재한계 경보 부재

   감지

   팀은 먼저 서비스의 연결 문제와 오류율 상승을 알아챘다. HAProxy 가 보고하는 연결 리셋 오류가 계속 늘었고, 팀은 node_nf_conntrack_entries 를 node_nf_conntrack_entries_limit 과 겹쳐 보고 일부 노드의 conntrack 테이블이 바닥난 것을 확인했다.

   조치

   • 집계 서비스를 RAM 이 더 큰 노드에 배치했다.
   • 노드 하나에 뜨는 집계 서비스 파드 수를 제한했다.

   후속 조치

   • conntrack 사용률이 75% 를 넘으면 경보가 가도록 Prometheus 쿼리 (node_nf_conntrack_entries / on (pod) node_nf_conntrack_entries_limit / on (pod) group_right kube_pod_info) > 0.75 로 경보 규칙을 만들었다.

   교훈

   쿠버네티스 노드의 conntrack_max 는 노드 RAM 에 비례해 정해진다. 부하가 큰 애플리케이션은 특히 작은 노드에서 conntrack_max 를 쉽게 넘겨 연결 리셋과 타임아웃을 일으킨다. 노드를 작게 바꾸면 추적할 수 있는 연결 수도 함께 줄어든다. conntrack 사용률은 지표로 보고 경보를 걸어 둬야 한다.

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5. IL-0015 GKE 가 노드마다 IP 256개를 미리 잡아 /16 파드 주소 범위가 바닥나고 노드 증설과 배포가 멈췄다

   loveholidays2020

   증상

   동료가 슬랙으로 애플리케이션 배포가 오래 걸린다고 알려 왔다. 평소 몇 분이면 끝나는 배포가 한 시간째 새 파드 일부만 띄운 채 머물러 있었다. 새 파드의 절반쯤은 트래픽을 받고 있었고 나머지 절반은 Pending 상태였다.

   파드 PendingIP 주소 고갈노드 증설 실패

   촉발

   클러스터의 노드 수가 256개에 이르렀다. GKE 는 노드당 최대 파드 수를 기본 110 으로 두고, 그 두 배 이상을 담을 수 있는 서브넷 마스크를 노드마다 미리 할당한다. 노드 하나가 IP 256개를 차지하므로 /16 보조 범위의 65,536개 주소가 노드 256개에서 바닥났다.

   원인

   용량 한계

   구성 요소

   VPC 서브넷 또는 파드 주소 범위클러스터 오토스케일러노드 풀

   기여 요인

   기본 설정 방치한계 미인지

   감지

   동료가 슬랙으로 배포가 오래 걸린다고 알려 왔다. 확인해 보니 평소 몇 분이면 끝나는 배포가 한 시간째 새 파드 일부만 띄운 채 멈춰 있었다.

   조치

   • 파드가 많이 뜨지 않을 노드 풀에서 노드당 최대 파드 수를 줄여 전체 IP 사용량을 약 30% 줄였다.
   • 일부 노드 풀의 인스턴스 크기를 키워 노드당 더 많은 파드를 돌리게 했다.

   후속 조치

   • 상태 저장 애플리케이션, 캐시, 보안을 강화한 워크로드처럼 노드에 파드가 많이 뜨지 않는 노드 풀은 노드당 최대 파드 수를 낮춰 운영한다.
   • 일부 노드 풀에 더 큰 인스턴스를 쓴다.

   교훈

   GKE 는 기본으로 노드마다 IP 256개를 할당한다. /16 처럼 큰 범위도 노드가 256개면 바닥난다. 노드당 최대 파드 수가 파드 IP 소비량을 정하므로, 노드 풀마다 실제로 띄울 파드 수에 맞춰야 한다. 큰 노드를 쓰면 IP 를 효율적으로 쓰고 자원 활용도도 높아지지만, 노드 하나가 죽을 때 더 많은 파드가 함께 내려간다.

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원인별5