Volume

emptyDir

• Pod 내에서 여러 컨테이너들이 데이터를 일시적으로 저장하는데 사용된다.
• Pod 수명동안 존재하며, Pod가 삭제되면 emptyDir 내용도 사라진다.
• 로컬 디스크 또는 tmpfs (메모리 기반 파일 시스템)을 사용학 떄문에 높은 속도를 제공할 수 있다.

예시

• container-1은 /data/hello.txt 파일을 생성한다.
• container-2는 동일한 /data 경로를 마운트하여, container-1이 생성한 hello.txt 파일을 읽는다.
• 두 컨테이너가 동일한 emptyDir 볼륨을 마운트하여 데이터를 공유할 수 있습니다.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: busybox
    command: ["sh", "-c", "echo 'Hello World' > /data/hello.txt"]
    volumeMounts:
    - mountPath: /data
      name: shared-data
  - name: container-2
    image: busybox
    command: ["sh", "-c", "cat /data/hello.txt"]
    volumeMounts:
    - mountPath: /data
      name: shared-data
  volumes:
  - name: shared-data
    emptyDir: {}

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medium: "Memory"

• 메모리 기반으로 설정하는 옵션이며, 디스크가 아닌 RAM 을 사용하여 데이터를 저장한다.
  • 메모리 리소스 사이즈는 Pod 리소스 요청에 따라 할당된다.
• 일시적인 캐시, 세션 데이터, 연산 결과, 로그 버퍼, 미디어 파일 중간 결과 저장 등에 사용된다.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-based-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: your-image
    volumeMounts:
    - mountPath: /tmp/data
      name: memory-volume
  volumes:
  - name: memory-volume
    emptyDir:
      medium: "Memory"  # 이 볼륨은 메모리에서 데이터가 처리됩니다.

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hostpath

• 노드의 로컬 파일 시스템을 Pod에 마운트하는 방식으로, 노드의 특정 경로를 Pod에 직접 연결할 수 있다.
  • 그래서 일반적으로 DaemonSet 에 많이 사용된다.

hostpath가 DaemonSet에 많이 사용되는 이유

• DaemonSet 은 ReplicaSet 가 다르게 모든 노드에 Pod를 배포하기 떄문에 유용하다.
• ReplicaSet 은 모든 노드에 배포된다는 보장이 없기 때문이다.
• 호스트 노드 자체에 의존하게 되고, 만약 노드 간 데이터 공유가 필요하다면 PersistentVolume(PV) 과 PersistentVolumeClaim(PVC) 를 써야한다.
  • 사실 특정 노드에 의존하는 경우를 모르겠다. 특정 노드에 의존할 정도면 다른 Pod 로 만드는게 맞지 않나 싶다. 🔨

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PV (Persistent Volume) 와 PVC (Persistent Volume Claim) 그리고 동적 프로비저닝

PV는 실제로 존재하는 스토리지(예: EBS, NFS, 로컬 디스크 등)를 정의하고, PVC는 "나는 10Gi 용량과 ReadWriteOnce 모드를 가진 스토리지가 필요해"라는 요구를 표현한다.

PV

• 클러스터 내의 실제 스토리지 리소스를 나타낸다.
• 스토리지 자원은 클러스터 관리자가 제공하거나, 동적 프로비저닝을 통해 생성할 수 있다.

주요 구성 요소

• capacity: PV가 제공하는 스토리지 용량 (10Gi, 100Gi 등)
• accessModes: PV에 대한 액세스 모드 ( ReadWriteOnce, ReadOnlyMany, ReadWriteMany 등)
• persistentVolumeReclaimPolicy: PV가 삭제될 때의 처리 방식. 기본적으로 () Retain, Recycle, Delete )
  • Recycle 은 공식문서에서 권장하지 않음
• storageClassName: PV가 속한 스토리지 클래스
• volumeMode: PV에서 데이터를 어떻게 저장할지에 대한 설정 ( Filesystem 또는 Block이 사용)
  • 기본적으로 파라미터가 생략하면 Filesystem 이며, Block 으로 사용하는 경우는 DB 같이 성능이 중요한 서비스의 경우 파일 시스템 없이 원시 디스크 블록에 직접 접근할 수 있도록 쓸 수 있다.

예시

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-manual-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi  # PV 용량
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # Pod에서 읽기/쓰기 권한
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # PVC가 삭제되도 PV는 유지
  storageClassName: manual  # StorageClass 설정
  volumeMode: Filesystem
  hostPath:
    path: /mnt/data  # 수동으로 지정한 로컬 디렉토리

PVC

• 사용자가 필요한 스토리지 자원을 요청하는 객체 다.
• PV가 실제 스토리지 정의라고 생각하면 추상화해서 접근하는 방식으로 보인다.

주요 구성 요소

• accessModes: PVC에 대한 액세스 모드 ( ReadWriteOnce, ReadOnlyMany, ReadWriteMany 등)
• resources.requests.storage: PVC가 요청하는 스토리지 용량. (예: 10Gi)
  • PVC 가 요구하는 용량은 PV 설정을 넘어갈 수 없다.
• storageClassName: PVC가 요청하는 스토리지 클래스. 스토리지 종류를 구분
• volumeMode: PVC에서 요구하는 데이터의 저장 모드입니다. Filesystem이나 Block으로 설정

예시

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: manual-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: manual  # 해당 StorageClass 사용

동적 프로비저닝

• 수동으로 PV를 정의할 필요없이 PVC 생성시 자동으로 StorageClass 와 연결하여 생성한다.

예시

AWS EBS로 만든 예시이다.

StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: ebs-sc  # StorageClass 이름
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs  # AWS EBS 프로비저너 사용
parameters:
  type: gp2  # EBS 볼륨 타입 (일반 SSD)
reclaimPolicy: Retain  # PVC 삭제 시 PV 유지
allowVolumeExpansion: true  # 볼륨 크기 확장 가능

PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: ebs-pvc-dynamic
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # Pod에서 읽기/쓰기 권한
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi  # 요청하는 스토리지 용량
  storageClassName: ebs-sc  # 동적 프로비저닝을 위한 StorageClass

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VolumeClaimTemplate

• StatefulSet 에서 사용되는 특별한 리소스로 각 Pod 에 대해서 PVC를 생성하는 데 사용된다.
  • StatefulSet 은 고유한 상태를 가지므로 고유한 스토리지를 제공할 수 있게 한다.
• ReadWriteOnce 로 각각 의 PV의 독립성을 보장한다.

예시

• mysql 레플리카와 VolumeClaimTemplate의 사용 예시

1. StatefulSet

• replicas: 3:
  • replicas가 3으로 설정되어 있습니다. 따라서 mysql-0, mysql-1, mysql-2 세 개의 Pod이 생성된다. 이들 각각은 MySQL의 마스터와 두 개의 슬레이브로 동작할 수 있다.
• volumeClaimTemplates:
  • volumeClaimTemplates는 각 Pod에 대해 고유한 PersistentVolumeClaim(PVC) 을 생성합니다. 예를 들어, mysql-0 Pod는 mysql-pvc-0, mysql-1 Pod는 mysql-pvc-1, mysql-2 Pod는 mysql-pvc-2라는 이름의 PVC를 생성하게 된다. 이 PVC는 각 Pod에 고유한 PersistentVolume(PV) 와 연결됩니다.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: "mysql"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      initContainers:
        - name: init-replication
          image: mysql:5.7
          command:
            - sh
            - -c
            - |
              if [ "$MYSQL_REPLICATION_MODE" == "mysql-0" ]; then
                echo "Initializing Master..."
                mysql -u root -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD -e "CREATE USER 'replica'@'%' IDENTIFIED BY 'replica_password'; GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replica'@'%';"
              else
                echo "Initializing Slave..."
                mysql -u root -p$MYSQL_ROOT_PASSWORD -e "CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='mysql-0.mysql', MASTER_USER='replica', MASTER_PASSWORD='replica_password'; START SLAVE;"
              fi
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: "rootpassword"
            - name: MYSQL_REPLICATION_MODE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name
      containers:
        - name: mysql
          image: mysql:5.7
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              value: "rootpassword"
            - name: MYSQL_DATABASE
              value: "mydb"
            - name: MYSQL_USER
              value: "myuser"
            - name: MYSQL_PASSWORD
              value: "mypassword"
            - name: MYSQL_REPLICATION_MODE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name
          ports:
            - containerPort: 3306
          volumeMounts:
            - name: mysql-pvc
              mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: mysql-pvc  # PVC 이름
      spec:
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
        resources:
          requests:
            storage: 5Gi
        storageClassName: standard

2. Service

• clusterIP: None: 이는 Headless Service로 설정되어, mysql-0, mysql-1, mysql-2와 같은 각 Pod에 대해 고유한 DNS 이름을 제공할 수 있다.
  • 예를 들어, mysql-0.mysql, mysql-1.mysql, mysql-2.mysql로 접근할 수 있게 된다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  clusterIP: None  # Headless Service 설정
  selector:
    app: mysql
  ports:
    - port: 3306