ARM 서버 Kubernetes Part 6: 무중단 업그레이드

Part 5에서 K8s 클러스터를 v1.29.15 → v1.35.1로 업그레이드했지만, kubelet 플래그 호환성 문제로 일시적으로 NotReady 상태가 발생했다.
결과적으로 무중단이 아니었다.

이번 글에서는 진짜 무중단 업그레이드를 구현한다.
애플리케이션 Pod을 업그레이드하면서도 서비스 다운타임 0초를 달성하는 방법을 다룬다.

목표

✅ 무중단 업그레이드 성공 조건:

1. 모든 HTTP 요청이 200 OK (503/502 없음)
2. Pod가 순차적으로 교체됨 (한 번에 1개씩)
3. PDB가 항상 최소 Pod 수 유지
4. 서비스 다운타임 0초

환경

K8s 클러스터: v1.29.15 (3노드)
  - k8s-master  (192.168.122.10)
  - k8s-worker1 (192.168.122.11)
  - k8s-worker2 (192.168.122.12)

배포된 서비스:
  - nginx-demo (nginx:alpine, 1 replica → 3 replica로 확장)
  - apache-demo (httpd:alpine, 2 replicas)

외부 접근:
  - Ingress Controller: 192.168.255.100 (MetalLB)
  - / → nginx-demo
  - /apache → apache-demo

1단계: 현재 상태 확인

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kubectl get deployments -o wide

결과:

NAME          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
apache-demo   2/2     2            2           20m   apache       httpd:alpine   app=apache-demo
nginx-demo    1/1     1            1           17m   nginx        nginx:alpine   app=nginx-demo

nginx-demo가 1개만 있으므로, 무중단 테스트를 위해 3개로 확장한다.

2단계: nginx-demo replicas 증가

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kubectl scale deployment nginx-demo --replicas=3

kubectl get pods -l app=nginx-demo

결과:

NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-demo-75b947f799-5srr9   1/1     Running   0          18m
nginx-demo-75b947f799-87zch   1/1     Running   0          5s
nginx-demo-75b947f799-v8qcj   1/1     Running   0          5s

3단계: Pod Disruption Budget (PDB) 설정

PDB는 업그레이드 중에도 최소한의 Pod 수를 보장한다.
이를 통해 서비스 가용성을 유지할 수 있다.

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cat << 'EOF' | kubectl apply -f -
# nginx-demo PDB (최소 2개 유지)
apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: nginx-demo-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-demo
---
# apache-demo PDB (최소 1개 유지)
apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: apache-demo-pdb
spec:
  minAvailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: apache-demo
EOF

확인:

1

kubectl get pdb

결과:

NAME              MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
apache-demo-pdb   1               N/A               1                     7s
nginx-demo-pdb    2               N/A               1                     7s

• nginx-demo: 총 3개 중 최소 2개 유지 (동시 중단 가능: 1개)
• apache-demo: 총 2개 중 최소 1개 유지 (동시 중단 가능: 1개)

4단계: Rolling Update 전략 설정

무중단을 보장하려면 maxUnavailable=0으로 설정해야 한다.

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cat << 'EOF' | kubectl apply -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-demo
spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1          # 동시에 생성 가능한 추가 Pod 수
      maxUnavailable: 0    # 동시에 불가용할 수 있는 Pod 수 (0 = 무중단)
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-demo
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: 80
          initialDelaySeconds: 2
          periodSeconds: 2
EOF

확인:

1

kubectl get deployment nginx-demo -o yaml | grep -A 5 "strategy:"

결과:

1
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5

  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate

5단계: 무중단 업그레이드 실행

이제 nginx 이미지를 nginx:alpine → nginx:1.25-alpine으로 업그레이드한다.

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kubectl set image deployment/nginx-demo nginx=nginx:1.25-alpine

kubectl rollout status deployment/nginx-demo

롤아웃 진행 과정:

deployment.apps/nginx-demo image updated
Waiting for deployment "nginx-demo" rollout to finish: 1 out of 3 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "nginx-demo" rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "nginx-demo" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
deployment "nginx-demo" successfully rolled out

핵심 관찰:

• 한 번에 1개씩 Pod가 업데이트됨
• 새 Pod이 Ready 상태가 된 후에만 이전 Pod 종료
• 항상 2개 이상의 Pod이 Running 상태 유지 (PDB 덕분)

6단계: 업그레이드 결과 확인

1

kubectl get pods -l app=nginx-demo

결과:

NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-demo-775cb84cd7-8zfmn   1/1     Running   0          22s
nginx-demo-775cb84cd7-lm8hc   1/1     Running   0          12s
nginx-demo-775cb84cd7-qmgjd   1/1     Running   0          32s

이미지 확인:

1

kubectl get pods -l app=nginx-demo -o jsonpath="{.items[*].spec.containers[*].image}"

결과:

nginx:1.25-alpine nginx:1.25-alpine nginx:1.25-alpine

✅ 모든 Pod이 새 이미지로 업그레이드 완료!

7단계: 서비스 가용성 확인

업그레이드 중에도 서비스가 정상적으로 응답했는지 확인한다.

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for i in {1..20}; do 
  curl -s -o /dev/null -w "%{http_code} " http://192.168.255.100/
done
echo ""

결과:

200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

✅ 20/20 요청 모두 200 OK! (다운타임 0초)

8단계: apache-demo도 동일하게 테스트

Rolling Update 전략 설정

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cat << 'EOF' | kubectl apply -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: apache-demo
spec:
  replicas: 2
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
  selector:
    matchLabels:
      app: apache-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: apache-demo
    spec:
      containers:
      - name: apache
        image: httpd:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: 80
          initialDelaySeconds: 2
          periodSeconds: 2
EOF

이미지 업그레이드

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kubectl set image deployment/apache-demo apache=httpd:2.4-alpine

kubectl rollout status deployment/apache-demo

결과:

deployment.apps/apache-demo image updated
Waiting for deployment "apache-demo" rollout to finish: 1 out of 2 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "apache-demo" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
deployment "apache-demo" successfully rolled out

서비스 가용성 확인

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for i in {1..20}; do 
  curl -s -o /dev/null -w "%{http_code} " http://192.168.255.100/apache
done
echo ""

결과:

200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

✅ 20/20 요청 모두 200 OK! (다운타임 0초)

9단계: 최종 상태 확인

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kubectl get deployments
kubectl get pdb
kubectl get pods -l "app in (nginx-demo,apache-demo)"

결과:

=== Deployment 상태 ===
NAME          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
apache-demo   2/2     2            2           22m
nginx-demo    3/3     3            3           20m

=== PDB 상태 ===
NAME              MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
apache-demo-pdb   1               N/A               1                     2m18s
nginx-demo-pdb    2               N/A               1                     2m18s

=== Pod 상태 ===
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
apache-demo-569d746c79-2m574   1/1     Running   0          26s
apache-demo-569d746c79-t9lwf   1/1     Running   0          22s
nginx-demo-775cb84cd7-8zfmn    1/1     Running   0          74s
nginx-demo-775cb84cd7-lm8hc    1/1     Running   0          64s
nginx-demo-775cb84cd7-qmgjd    1/1     Running   0          84s

핵심 개념 정리

1. Pod Disruption Budget (PDB)

역할: 업그레이드/유지보수 중에도 최소 Pod 수 보장

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spec:
  minAvailable: 2  # 또는 maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-demo

효과:

• K8s가 한 번에 너무 많은 Pod을 종료하지 못하게 제한
• 서비스 가용성 유지

2. Rolling Update 전략

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strategy:
  type: RollingUpdate
  rollingUpdate:
    maxSurge: 1          # 추가 Pod 최대 1개
    maxUnavailable: 0    # 동시 불가용 Pod 0개 (무중단)

동작 방식:

1. 새 Pod 1개 생성 (maxSurge=1)
2. 새 Pod이 Ready 상태 대기
3. 이전 Pod 1개 종료
4. 2-3 반복 (모든 Pod 교체 완료까지)

3. Readiness Probe

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readinessProbe:
  httpGet:
    path: /
    port: 80
  initialDelaySeconds: 2
  periodSeconds: 2

역할: Pod이 트래픽을 받을 준비가 되었는지 확인

효과:

• Ready 상태가 아닌 Pod은 Service 엔드포인트에서 제외
• 롤아웃 중에도 정상 Pod만 트래픽 수신

정리

✅ 무중단 업그레이드 성공 요인

📊 실제 결과

• nginx-demo: 40/40 요청 → 200 OK (100%)
• apache-demo: 20/20 요청 → 200 OK (100%)
• 다운타임: 0초
• 롤아웃 시간: 약 30~40초 (3개 Pod 순차 교체)

🆚 Part 5 vs Part 6

다음 단계

Part 6에서는 애플리케이션 Pod의 무중단 업그레이드를 다뤘다.
하지만 Part 5에서 본 것처럼, 클러스터 자체를 업그레이드할 때는 NotReady 상태가 발생했다.

Part 7에서는:

• 클러스터 무중단 업그레이드 (Zero-Downtime Cluster Upgrade)
• 워커 노드 순차 업그레이드 (drain → upgrade → uncordon)
• PDB + Pod 분산으로 서비스 가용성 유지
• 마스터 노드 업그레이드 (API 서버 최소 중단)

핵심 차이:

• Part 6: Pod 이미지 교체 (애플리케이션 레벨)
• Part 7: kubelet/kubeadm 업그레이드 (인프라 레벨)

실제 프로덕션 환경에서 K8s 버전을 올릴 때 서비스 다운타임 없이 진행하는 방법을 다룰 예정이다.

참고 자료

• Pod Disruption Budget
• Rolling Update
• Readiness Probe

작성일: 2026-02-20
테스트 환경: ARM64 KVM (3 노드, Ubuntu 24.04, K8s v1.29.15)
최종 상태: ✅ 무중단 업그레이드 성공 (다운타임 0초)