쿠버네티스 - Volume

DevOps/Kubernetes

쿠버네티스 - Volume

재성스 2024. 10. 8. 14:56

Volume은 쿠버네티스에서 Pod 내의 컨테이너가 파일 데이터를 공유하거나 유지할 수 있도록 지원하는 기능이다. 컨테이너는 일시적이고 재시작되면 데이터가 사라질 수 있지만, Volume을 활용하면 파드 또는 노드의 파일 시스템을 사용하여 데이터를 유지할 수 있다.

다양한 볼륨 유형이 있으며, 그 중 가장 많이 사용되는 것이 emptyDir, hostPath, 그리고 PersistentVolume(PV) / PersistentVolumeClaim (PVC) 이다.

1. emptyDir

emptyDir은 파드가 생성될 때 빈 디렉토리를 제공하고, 파드가 삭제될 때 해당 디렉토리도 삭제되는 임시 볼륨이다.

예시 yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-volume-1
spec:
  containers:
  - name: container1
    image: kubetm/init
    volumeMounts:
    - name: empty-dir
      mountPath: /mount1  # 이 컨테이너는 /mount1 디렉토리에 emptyDir 볼륨을 마운트
  - name: container2
    image: kubetm/init
    volumeMounts:
    - name: empty-dir
      mountPath: /mount2  # 이 컨테이너는 /mount2 디렉토리에 동일한 emptyDir 볼륨을 마운트
  volumes:
  - name: empty-dir
    emptyDir: {}  # emptyDir 볼륨 정의

위 예시 Pod는 두 개의 컨테이너를 포함하며, 두 컨테이너가 같은 "emptyDir" 볼륨을 공유한다.
container1은 /mount1, container2는 /mount2에 동일한 볼륨을 마운트한다.
컨테이너 간에 데이터를 공유하거나, 로그 파일 등을 저장하는데 유용하다. 하지만 파드가 삭제되면 데이터도 사라지는 점에 유의해야한다.

2. hostPath

hostPath는 노드(호스트)의 파일 시스템을 파드 내부의 디렉토리로 마운트한다. 즉, 파드는 노드의 특정 경로에 접근할 수 있으며, 데이터를 해당 경로에 저장한다.
노드에 있는 디렉토리나 파일을 직접 사용할 수 있지만, 이것은 노드에 종속된다는 것을 의미하기 때문에 클러스터 간 이동성이 떨어진다.

예시 yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-volume-3
spec:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: k8s-node1  # 이 파드는 k8s-node1 노드에서만 실행됨
  containers:
  - name: container
    image: kubetm/init
    volumeMounts:
    - name: host-path
      mountPath: /mount1  # hostPath 볼륨을 /mount1에 마운트
  volumes:
  - name: host-path
    hostPath:
      path: /node-v  # 이 경로는 노드의 실제 경로로, 없으면 아래 타입에 따라 생성
      type: DirectoryOrCreate  # 경로가 없으면 디렉토리를 생성

hostPath는 노드의 /node-v 경로를 파드 내부의 /mount1 경로에 마운트한다. 이는 특정 파일이나 디렉토리를 호스트(노드) 시스템에 영구적으로 저장할 수 있는 방식이다.
위 예제에서는 DirectoryOrCreate 타입이 사용되어, 경로가 없을 경우 노드에서 해당 경로가 생성되게 했다.
이 볼륨을 사용하면 데이터가 호스트에 영구적으로 저장되지만, 클러스터 간의 이동성이 제한된다.

3. PVC /PV

PersistentVolume (PV)와 PersistentVolumeClaim (PVC)는 Kubernetes 클러스터 내에서 영구적인 스토리지를 제공하는 방식이다.
이를 통해 클러스터의 여러 파드가 스토리지를 지속적으로 사용할 수 있다.
PV는 관리자(Admin)에 의해 클러스터에서 제공되고, PVC는 사용자가 특정 스토리지를 요청하는 방식이다.

1. PV 정의 생성

PV는 관리자(Admin)가 사전에 정의하는 스토리지 자원이다. 관리자는 로컬 스토리지나 AWS, NFS 같은 외부 스토리지를 PV로 정의할 수 있다.
위 이미지에서는 두 개의 PV가 정의됐다. 관리자가 여러 개의 스토리지 자원을 클러스터에 등록해 두는 경우이며, 각 PV는 다양한 스토리지 백엔드를 사용할 수 있음

2. PVC 생성

PVC는 사용자(User)가 특정 스토리지 자원을 "요청"하는 방식이다. 사용자는 필요한 스토리지 용량과 접근 방식(읽기/ 쓰기 등)을 PVC에 명시한다.
사용자가 PVC를 생성하면, Kubernetes는 미리 정의된 PV중에서 사용자의 요구에 맞는 PV를 찾아 PVC와 연결해준다.

3. PV와 PVC 연결

PVC가 생성되면, Kubernetes는 적절한 PV와 PVC를 자동으로 연결한다. 이 연결은 사용자가 요청한 스토리지 요구사항(PVC)과 일치하는 PV를 찾아서 이루어진다.
즉, 사용자가 특정 용량이나 접근 권한을 요청하면, 관리자가 사전에 정의한 PV 중에서 적합한 스토리지를 찾아 PVC와 연결한다.

4. Pod에서 PVC 마운트

PVC가 PV와 연결되면 사용자는 Pod를 생성하면서 PVC를 마운트할 수 있다. Pod에서 PVC를 마운트하면, 해당 Pod는 PV에서 제공하는 스토리지에 접근할 수 있게 된다.
Pod 내부의 컨테이너는 PVC를 통해 영구적인 스토리지에 데이터를 저장하거나, 기존 데이터를 읽을 수 있다.

PersistentVolume(PV) 예시 yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-03
spec:
  capacity:
    storage: 2G  # 이 PV는 2GB의 스토리지를 제공
  accessModes:
  - ReadWriteOnce  # 하나의 파드에서만 읽고 쓸 수 있음
  local:
    path: /node-v  # 로컬 디스크 경로
  nodeAffinity:  # 이 PV는 k8s-node1 노드에만 연결
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - {key: kubernetes.io/hostname, operator: In, values: [k8s-node1]}

이 PV는 2GB의 스토리지를 제공하며, /node-v 경로에 있는 데이터를 저장한다. 이 PV는 특정 노드에서(k8s-node1)만 사용 가능하도록 제한했다.
ReadWriteOnce로 설정되어 하나의 파드에서만 읽고 쓸 수 있다.

PersistentVolumeClaim (PVC) 예시 yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-01
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce  # 하나의 파드에서만 접근 가능
  resources:
    requests:
      storage: 1G  # 1GB 스토리지를 요청
  storageClassName: ""  # 기본 스토리지 클래스를 사용하지 않음

pvc-01은 1GB의 스토리지를 요청하며, 앞서 PV예제의 pv-03과 일치하는 PV를 찾게된다.
PVC는 특정 파드에서 PV를 사용할 수 있게 연결하는 역할을 한다.

PVC를 사용하는 Pod 예시 yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-volume-3
spec:
  containers:
  - name: container
    image: kubetm/init
    volumeMounts:
    - name: pvc-pv
      mountPath: /mount3  # PVC를 /mount3에 마운트
  volumes:
  - name: pvc-pv
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-01  # pvc-01을 사용하는 볼륨

이 파드는 pvc-01로 연결된 PV를 /mount3 경로에 마운트하여 사용한다. 이를 통해 파드는 1GB의 스토리지를 지속적으로 사용할 수 있다.

PV-PVC를 Label과 Selector로 연결하는 방법

- Label, Selector 참고 포스팅 글

2024.10.04 - [DevOps] - 쿠버네티스 - Label, Label Selector, Node Selector

쿠버네티스 - Label, Label Selector, Node Selector

Label, Label SelectorLabel은 쿠버네티스에서 오브젝트를 식별하고 그룹화하는 키-값 쌍이다. Label Selector는 이러한 label을 사용해 특정 리소스를 선택하는 메커니즘이다. 이를 통해 서비스나 다른 리소

pjs-world.tistory.com

PV와 PVC를 더 구체적으로 연결할 때, label과 selector를 사용할 수 있다.
이를 통해 특정 레이블을 가진 PV만을 특정 PVC와 연결할 수 있다.

Label과 Selector를 사용한 PV 예시 yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-04
  labels:
    pv: pv-04  # 레이블 pv: pv-04 추가
spec:
  capacity:
    storage: 2G
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  local:
    path: /node-v
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - {key: kubernetes.io/hostname, operator: In, values: [k8s-node1]}

Label과 Selector를 사용한 PVC 예시 yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-04
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 2G  # 2GB 스토리지를 요청
  storageClassName: ""
  selector:
    matchLabels:
      pv: pv-04  # 레이블이 pv: pv-04인 PV를 선택

Volume 간 비교 정리

	볼륨 유형	설명	장점	단점	사용 예시
1	emptyDir	Pod가 생성될 때 빈 디렉토를 제공하며, 파드가 삭제되면 볼륨도 함께 삭제된다. 임시 데이터 공유에 적합	간단하고 빠르게 설정 가능. 동일 파드 내 여러 컨테이너 간 데이터 공유에 적합	파드가 삭제되면 데이터도 함께 삭제됨.	여러 컨테이너가 일시적으로 데이터를 공유해야 하는 경우 (예: 로그 파일 공유)
2	hostPath	노드(호스트)의 파일 시스템을 파드 내부에 마운트. 노드에 있는 파일을 사용하거나 데이터를 저장할 수 있다.	호스트의 파일 시스템을 활용해 영구 저장 가능. 특정 노드에 고정된 스토리지 사용에 유리	노드에 종속적이라 클러스터 내에서 파드 이동 시 데이터 접근이 불가능	특정 노드의 데이터를 사용하거나, 로컬 파일 시스템에 저장해야 할때 (예: 로그 파일 저)
3	PV / PVC	클러스터 내에서 영구적인 스토리지를 제공. PV는 관리자가 정의하고, PVC는 사용자가 요청하는 방식	스토리지의 영구적 사용 가능. 클러스터 내 파드 간 이동성 및 스토리지 공유 가능. 다양한 스토리지 백엔드 지	PVC 요청에 맞는 PV가 없는 경우 연결 불가. 설정이 다소 복잡할 수 있음	데이터베이스와 같이 영구적인 스토리지가 필요한 애플리케이션에 사용 (예: MySQL 데이터 저장소)

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