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Part 6: Volume, PV, PVC - 스토리지 관리

Posted Updated
By 김도현
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Part 6: Volume, PV, PVC - 스토리지 관리

Part 6: 스토리지

16. Volume

16.1 Volume 종류

Volume은 Pod의 생명주기와 관계없이 데이터를 유지한다.

16.2 emptyDir

특징:

  • Pod 생성 시 생성, 삭제 시 삭제
  • Pod 내 컨테이너 간 데이터 공유
  • 노드의 임시 스토리지 사용
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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: emptydir-example
spec:
  containers:
    - name: writer
      image: ubuntu
      command: [ "sh", "-c", "while true; do echo $RANDOM >> /tmp/shared-data/data.txt; sleep 10; done" ]
      volumeMounts:
        - name: shared
          mountPath: /tmp/shared-data
    - name: reader
      image: ubuntu
      command: [ "sh", "-c", "while true; do tail -10 /tmp/shared-data/data.txt; sleep 5; done" ]
      volumeMounts:
        - name: shared
          mountPath: /tmp/shared-data
  volumes:
    - name: shared
      emptyDir: { }

16.3 hostPath

특징:

  • 호스트 노드의 파일 시스템 접근
  • 노드 특화 작업 (로그, 시스템 파일)
  • 보안 위험 (Pod이 호스트 파일 접근 가능)
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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostpath-example
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:v1
      volumeMounts:
        - name: logs
          mountPath: /var/log
        - name: host-root
          mountPath: /host
          readOnly: true
  volumes:
    - name: logs
      hostPath:
        path: /var/log
        type: Directory
    - name: host-root
      hostPath:
        path: /
        type: Directory

16.4 configMap/secret

configMap 사용:

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apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  app.properties: |
    server.port=8080
    app.name=myapp
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: configmap-example
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:v1
      volumeMounts:
        - name: config
          mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config
      configMap:
        name: app-config

secret 사용:

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apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-credentials
type: Opaque
data:
  username: dXNlcg==  # base64 encoded "user"
  password: cGFzc3dvcmQ=  # base64 encoded "password"
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: secret-example
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:v1
      volumeMounts:
        - name: secrets
          mountPath: /etc/secrets
  volumes:
    - name: secrets
      secret:
        secretName: db-credentials

16.5 PV/PVC

Persistent Volume과 Persistent Volume Claim의 조합으로 영구 스토리지 제공.

17. PersistentVolume (PV)

17.1 PV 개념

정의:

PV는 클러스터 레벨의 스토리지 리소스로 관리자가 프로비저닝한다.

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: fast-ssd
  nfs:
    server: 192.168.1.100
    path: "/mnt/data"

accessModes:

  • ReadWriteOnce (RWO): 한 노드에서 읽기/쓰기
  • ReadOnlyMany (ROX): 여러 노드에서 읽기만
  • ReadWriteMany (RWX): 여러 노드에서 읽기/쓰기

persistentVolumeReclaimPolicy:

  • Retain: PVC 삭제 후 PV 유지 (수동 정리)
  • Delete: PVC 삭제 시 PV도 삭제
  • Recycle: PVC 삭제 시 데이터 삭제 후 PV 재사용 (deprecated)

17.2 Storage Class

정의:

StorageClass는 PV를 동적으로 생성하는 템플릿이다. 클러스터 관리자가 제공하는 스토리지의 “클래스”를 정의하며, 다양한 품질 수준, 백업 정책, 성능 특성을 제공할 수 있다.

주요 구성 요소:

  • provisioner: 스토리지를 프로비저닝할 플러그인 지정 (예: AWS EBS, GCE PD, Azure Disk, local-path 등)
  • parameters: provisioner에 전달될 매개변수 (스토리지 타입, IOPS 등)
  • reclaimPolicy: PV 회수 정책 (Delete 또는 Retain)
  • allowVolumeExpansion: 볼륨 확장 허용 여부
  • volumeBindingMode: PV 바인딩 시점 제어
    • Immediate: PVC 생성 즉시 PV 바인딩
    • WaitForFirstConsumer: Pod가 스케줄링될 때까지 바인딩 지연 (토폴로지 제약 조건 고려, CKA 시험에서 자주 출제됨)

CKA Mock Exam에서 자주 나오는 패턴:

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# StorageClass 생성 명령어
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-sc
  annotations:
    storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true
EOF

# StorageClass 확인
kubectl get storageclass
kubectl get sc

# 기본 StorageClass 확인
kubectl get sc -o jsonpath='{.items[?(@.metadata.annotations.storageclass\.kubernetes\.io/is-default-class=="true")].metadata.name}'

# 기본 StorageClass 설정 변경
kubectl patch storageclass <OLD_SC> -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"false"}}}'
kubectl patch storageclass <NEW_SC> -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp3
  iops: "3000"
  throughput: "125"
  fstype: ext4
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

다양한 클라우드 프로바이더 예제:

AWS EBS:

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: aws-standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp3
  fsType: ext4
  encrypted: "true"

GCE Persistent Disk:

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: gce-pd-ssd
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-ssd
  replication-type: regional-pd

Azure Disk:

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: azure-disk
provisioner: kubernetes.io/azure-disk
parameters:
  storageaccounttype: Premium_LRS
  kind: Managed

기본 StorageClass 설정:

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
  annotations:
    storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2

PVC에서 storageClassName을 지정하지 않으면 기본 StorageClass가 사용된다.

17.3 Dynamic Provisioning

정의:

Dynamic Provisioning은 관리자가 수동으로 PV를 생성하지 않아도, StorageClass를 기반으로 자동으로 스토리지를 프로비저닝하는 기능이다.

프로세스:

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1. 사용자가 PVC 생성
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2. Kubernetes가 PVC의 storageClassName 확인
   ↓
3. StorageClass에 정의된 provisioner 호출
   ↓
4. Provisioner가 실제 스토리지 생성 (클라우드 API 호출)
   ↓
5. PV 자동 생성 및 PVC와 바인딩
   ↓
6. Pod에서 PVC를 통해 사용

동작 원리:

  1. PVC 생성 시:
    • PVC에 storageClassName이 지정되면 해당 StorageClass 사용
    • 지정되지 않으면 기본(default) StorageClass 사용
    • storageClassName: ""로 지정하면 정적 프로비저닝만 사용
  2. PV 자동 생성:
    • StorageClass의 provisioner가 클라우드 제공자 API 호출
    • 실제 물리적 스토리지 리소스 생성 (EBS 볼륨, GCE PD 등)
    • 생성된 스토리지를 참조하는 PV 객체 자동 생성
  3. 바인딩 시점 제어 (volumeBindingMode):
    • Immediate: PVC 생성 즉시 바인딩, 가용 영역 미고려 가능
    • WaitForFirstConsumer: Pod 스케줄링 시 바인딩, Pod와 같은 가용 영역에 생성

예제:

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# StorageClass 정의
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io2
  iopsPerGB: "50"
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
# PVC 생성 (동적 프로비저닝 요청)
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: dynamic-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: fast-storage
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
---
# Pod에서 사용
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-pod
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:v1
      volumeMounts:
        - name: storage
          mountPath: /data
  volumes:
    - name: storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: dynamic-pvc

정적 vs 동적 프로비저닝:

특성정적 프로비저닝동적 프로비저닝
PV 생성관리자가 수동 생성자동 생성
관리 오버헤드높음낮음
유연성낮음높음
사용 사례온프레미스, 특수 요구사항클라우드, 일반적 사용
StorageClass 필요선택사항필수

18. PersistentVolumeClaim (PVC)

18.1 PVC 개념

정의:

PVC는 사용자가 스토리지를 요청하는 것이다.

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: fast-ssd

18.2 PV와 바인딩

바인딩 프로세스:

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PVC 생성
   ↓
조건 일치하는 PV 검색
   ↓
PV와 PVC 바인딩
   ↓
Pod에서 PVC 사용

바인딩 조건:

PVC가 PV와 바인딩되려면 다음 조건을 모두 만족해야 합니다:

  1. accessModes 일치: PVC의 accessMode가 PV의 accessMode와 호환되어야 함
  2. 용량 만족: PV의 용량이 PVC 요청량 이상이어야 함
  3. storageClassName 일치: PVC와 PV의 storageClassName이 동일해야 함 (또는 둘 다 비어있어야 함)
  4. selector 만족: PVC에 selector가 있으면 PV의 레이블이 일치해야 함

CKA Mock Exam - PVC 바인딩 문제 해결 (Mock Exam 3 - Q.8):

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# 문제: PVC가 PV에 바인딩되지 않는 경우

# 1. PVC 상태 확인
kubectl get pvc app-pvc -n storage-ns
# STATUS가 Pending이면 바인딩 안 됨

# 2. PVC 세부 정보 확인
kubectl describe pvc app-pvc -n storage-ns
# Events 섹션에서 바인딩 실패 원인 확인

# 3. PV 세부 정보 확인
kubectl describe pv app-pv
# accessModes, capacity, storageClassName 확인

# 4. 문제 해결 - accessModes 불일치 수정
kubectl get pvc app-pvc -n storage-ns -o yaml > pvc.yaml
# pvc.yaml 수정: accessModes를 PV와 일치하도록 변경
# 예: ReadWriteMany → ReadWriteOnce

# 5. PVC 재생성
kubectl delete pvc app-pvc -n storage-ns
kubectl apply -f pvc.yaml

# 6. 바인딩 확인
kubectl get pvc app-pvc -n storage-ns
# STATUS가 Bound이면 성공

일반적인 바인딩 실패 원인:

원인증상해결 방법
accessModes 불일치PVC PendingPVC의 accessModes를 PV와 일치시킴
용량 부족PVC Pending더 큰 PV 생성 또는 PVC 요청량 감소
storageClassName 불일치PVC PendingPVC와 PV의 storageClassName 일치시킴
PV 이미 바인딩됨PVC Pending사용 가능한 PV 확인 및 생성

사용 예:

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod
spec:
  containers:
    - name: mysql
      image: mysql:8.0
      volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-pvc

실습 과제

  1. emptyDir Volume 실습
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# emptyDir Pod 생성
kubectl apply -f emptydir-example.yaml

# writer 컨테이너 로그 확인
kubectl logs emptydir-example -c writer

# reader 컨테이너 로그 확인
kubectl logs emptydir-example -c reader
  1. PV와 PVC 실습
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# PV 생성
kubectl apply -f my-pv.yaml

# PV 확인
kubectl get pv

# PVC 생성
kubectl apply -f my-pvc.yaml

# PVC 상태 확인 (Bound 확인)
kubectl get pvc

# PVC를 사용하는 Pod 생성
kubectl apply -f mysql-pod.yaml

# Pod에서 마운트 확인
kubectl exec mysql-pod -- df -h
  1. StorageClass와 동적 프로비저닝
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# StorageClass 확인
kubectl get storageclass

# PVC 생성 (StorageClass 지정)
kubectl apply -f dynamic-pvc.yaml

# 자동으로 PV 생성되는지 확인
kubectl get pv
kubectl get pvc

추가 학습 자료

Container, Kubernetes
Container Kubernetes Volume PersistentVolume PVC StorageClass
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.