Part 9/26: StatefulSet과 DaemonSet

Posted Dec 30, 2025 Updated Jan 27, 2026

By 김도현

13 min read

1. StatefulSet

1.1 StatefulSet이란?

StatefulSet은 상태가 있는(Stateful) 애플리케이션을 위한 워크로드 컨트롤러다.

Deployment vs StatefulSet:

특성	Deployment	StatefulSet
Pod 이름	랜덤 (nginx-6b9f7c8d5-abc12)	순차적 (mysql-0, mysql-1)
생성/삭제 순서	무작위	순차적
네트워크 ID	변경됨	고정 (Headless Service)
스토리지	공유 가능	Pod별 독립 PVC
적합한 워크로드	웹 서버, API	데이터베이스, 분산 시스템

1.2 StatefulSet의 핵심 특징

1. 안정적인 네트워크 ID:

Pod 이름: <statefulset-name>-<ordinal>
DNS: <pod-name>.<headless-service>.<namespace>.svc.cluster.local

예시:
- mysql-0.mysql-headless.default.svc.cluster.local
- mysql-1.mysql-headless.default.svc.cluster.local
- mysql-2.mysql-headless.default.svc.cluster.local

2. 순서 보장:

생성: 0 → 1 → 2 순서로 생성
삭제: 2 → 1 → 0 역순으로 삭제
스케일 업: 이전 Pod이 Ready 상태여야 다음 Pod 생성
스케일 다운: 역순으로 하나씩 삭제

3. 영구적인 스토리지:

각 Pod에 독립적인 PVC 자동 생성
Pod이 삭제되어도 PVC는 유지
Pod이 다시 생성되면 같은 PVC에 연결

1.3 StatefulSet 정의

  
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-headless    # Headless Service 이름 (필수)
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        ports:
        - containerPort: 3306
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: password
  volumeClaimTemplates:          # PVC 템플릿 (자동 생성)
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      storageClassName: standard
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
---
# Headless Service (ClusterIP: None)
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-headless
spec:
  clusterIP: None               # Headless Service
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306

1.4 Headless Service

StatefulSet은 Headless Service를 사용하여 각 Pod에 고유한 DNS 레코드를 생성한다.

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

일반 Service vs Headless Service:

구분	일반 Service	Headless Service
ClusterIP	할당됨	None
로드 밸런싱	Service IP로 분산	직접 Pod IP 반환
DNS 응답	Service IP	모든 Pod IP
용도	일반 애플리케이션	StatefulSet, 개별 Pod 접근

1.5 Pod 관리 정책

  
spec:
  podManagementPolicy: OrderedReady  # 기본값
  # OrderedReady: 순차적 생성/삭제
  # Parallel: 동시 생성/삭제 (순서 불필요 시)

1.6 업데이트 전략

  
spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate        # 기본값
    rollingUpdate:
      partition: 2             # 이 값 이상의 ordinal만 업데이트

partition 활용 (카나리 배포):

partition: 2로 설정하면 mysql-2만 업데이트
검증 후 partition: 0으로 변경하여 전체 업데이트

1.7 StatefulSet 사용 사례

데이터베이스: MySQL, PostgreSQL, MongoDB
분산 시스템: Kafka, Zookeeper, Elasticsearch
캐시 클러스터: Redis Cluster
메시지 큐: RabbitMQ

2. DaemonSet

2.1 DaemonSet이란?

DaemonSet은 모든(또는 일부) 노드에 Pod을 하나씩 실행하는 컨트롤러다.

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      Kubernetes Cluster                      │
│                                                             │
│  Node 1         Node 2         Node 3         Node 4        │
│  ┌─────────┐   ┌─────────┐   ┌─────────┐   ┌─────────┐     │
│  │DaemonSet│   │DaemonSet│   │DaemonSet│   │DaemonSet│     │
│  │Pod (log │   │Pod (log │   │Pod (log │   │Pod (log │     │
│  │collector)│   │collector)│   │collector)│   │collector)│     │
│  └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘     │
│                                                             │
│  새 노드가 추가되면 자동으로 DaemonSet Pod 생성              │
│  노드가 제거되면 해당 노드의 DaemonSet Pod도 삭제            │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

2.2 DaemonSet 사용 사례

로그 수집: Fluentd, Filebeat
모니터링 에이전트: Prometheus Node Exporter, Datadog Agent
네트워킹: CNI 플러그인 (Calico, Flannel)
스토리지: CSI 드라이버
보안: Falco, Sysdig

2.3 DaemonSet 정의

  
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluentd:latest
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
        - name: varlibdockercontainers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
          readOnly: true
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log
      - name: varlibdockercontainers
        hostPath:
          path: /var/lib/docker/containers

2.4 특정 노드에만 배포

nodeSelector 사용:

  
spec:
  template:
    spec:
      nodeSelector:
        disktype: ssd

nodeAffinity 사용:

  
spec:
  template:
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: node-type
                operator: In
                values:
                - worker

2.5 Taint Toleration

Control Plane 노드에도 DaemonSet Pod을 실행하려면:

  
spec:
  template:
    spec:
      tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/control-plane
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule

2.6 업데이트 전략

  
spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate        # 기본값
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1        # 동시에 업데이트할 수 있는 노드 수

RollingUpdate: 순차적으로 업데이트
OnDelete: 수동으로 Pod 삭제 시에만 업데이트

3. Job

3.1 Job이란?

Job은 일회성 작업을 완료될 때까지 실행하는 컨트롤러다.

  
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: backup-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: backup
        image: backup-tool:latest
        command: ["/bin/sh", "-c", "backup.sh"]
      restartPolicy: OnFailure   # Never 또는 OnFailure (Always 불가)
  backoffLimit: 4                # 재시도 횟수

3.2 Job 완료 조건

  
spec:
  completions: 5                 # 성공적으로 완료해야 하는 Pod 수
  parallelism: 2                 # 동시에 실행할 Pod 수

설정	동작
`completions=1, parallelism=1`	단일 Pod 실행 (기본)
`completions=5, parallelism=1`	순차적으로 5개 완료
`completions=5, parallelism=2`	2개씩 병렬로 총 5개 완료

3.3 Job 정리

  
spec:
  ttlSecondsAfterFinished: 3600  # 완료 후 1시간 뒤 자동 삭제

4. CronJob

4.1 CronJob이란?

CronJob은 스케줄에 따라 Job을 생성하는 컨트롤러다.

  
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: daily-backup
spec:
  schedule: "0 2 * * *"          # 매일 오전 2시
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: backup-tool:latest
            command: ["/bin/sh", "-c", "backup.sh"]
          restartPolicy: OnFailure

4.2 Cron 스케줄 형식

┌───────────── 분 (0-59)
│ ┌───────────── 시 (0-23)
│ │ ┌───────────── 일 (1-31)
│ │ │ ┌───────────── 월 (1-12)
│ │ │ │ ┌───────────── 요일 (0-6, 0=일요일)
│ │ │ │ │
* * * * *

예시	설명
`/5 * * *`	5분마다
`0 * * * *`	매시 정각
`0 2 * * *`	매일 오전 2시
`0 0 1 * *`	매월 1일 자정
`0 0 * * 0`	매주 일요일 자정

4.3 동시성 정책

  
spec:
  concurrencyPolicy: Allow       # 기본값
  # Allow: 동시 실행 허용
  # Forbid: 이전 Job 실행 중이면 스킵
  # Replace: 이전 Job 취소하고 새 Job 실행

4.4 시작 기한

  
spec:
  startingDeadlineSeconds: 200   # 스케줄 시간 후 이 시간 내에 시작 못하면 실패 처리

5. 면접 빈출 질문

Q1. StatefulSet을 사용해야 하는 경우는?

다음 중 하나라도 해당되면 StatefulSet 사용:

고유한 네트워크 ID 필요: 각 Pod에 안정적인 DNS 이름
안정적인 스토리지 필요: Pod 재시작 후에도 같은 볼륨
순서 보장 필요: 순차적 생성/삭제/업데이트
클러스터 멤버십 필요: 분산 시스템에서 노드 식별

예: MySQL, PostgreSQL, Kafka, Zookeeper, Elasticsearch

Q2. StatefulSet에서 Headless Service가 필요한 이유는?

Headless Service는 개별 Pod에 대한 DNS 레코드를 생성한다.

일반 Service는 로드 밸런싱을 위해 단일 ClusterIP를 제공하지만, Headless Service는:

각 Pod에 고유한 DNS 이름 제공
클라이언트가 특정 Pod에 직접 연결 가능
분산 시스템에서 노드 간 통신에 필수

Q3. DaemonSet Pod이 특정 노드에서 실행되지 않는 이유는?

Taint가 있는 노드: Toleration이 없으면 스케줄되지 않음
nodeSelector/nodeAffinity: 조건에 맞지 않는 노드 제외
Unschedulable 노드: kubectl cordon으로 스케줄 비활성화된 노드
리소스 부족: Pod의 requests를 만족할 수 없는 노드

Q4. Job의 restartPolicy가 Always일 수 없는 이유는?

Job은 완료를 목적으로 하는데, Always는 컨테이너가 종료될 때마다 무한히 재시작한다. 이는 “완료”라는 개념과 충돌한다.

Job에서 허용되는 정책:

OnFailure: 실패 시에만 재시작 (같은 Pod에서)
Never: 재시작 안함 (새 Pod으로 재시도)

6. CKA 실습

6.1 StatefulSet 생성

  
# Headless Service 먼저 생성
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-headless
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
EOF

# StatefulSet 생성
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  serviceName: nginx-headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

# Pod 이름 확인 (nginx-0, nginx-1, nginx-2)
kubectl get pods

# DNS 확인
kubectl run -it --rm debug --image=busybox --restart=Never -- nslookup nginx-headless

6.2 DaemonSet 생성

  
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluentd
EOF

# 각 노드에 Pod 확인
kubectl get pods -o wide

6.3 Job 생성

  
kubectl create job backup --image=busybox -- /bin/sh -c "echo backup done"

# Job 상태 확인
kubectl get jobs
kubectl get pods

# 로그 확인
kubectl logs job/backup

6.4 CronJob 생성

  
kubectl create cronjob daily-backup --image=busybox --schedule="*/1 * * * *" -- /bin/sh -c "date; echo backup"

# CronJob 확인
kubectl get cronjobs

# 생성된 Job 확인
kubectl get jobs

정리

주요 개념 체크리스트

StatefulSet의 핵심 특징 (순서, 네트워크 ID, 스토리지)
Headless Service의 역할
DaemonSet의 용도와 동작
Job과 CronJob의 차이
각 워크로드의 적절한 사용 사례

다음 포스트

Part 10: Job과 CronJob - 배치 작업 처리에서는 배치 작업의 세부 설정을 다룬다.

참고 자료

Container, Kubernetes

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