[Docker Mastery] - 15

쿠버네티스 Persistent Volume

시작

영구 볼륨 정의하기

현재는 minikube를 사용하므로 싱글 노드만 지원되는 환경인 관계로 hostPath를 이용해 Persistent Volume을 정의합니다.

아래와 같이 정의 후 적용합니다. 이 Persistent Volume은 Pod에서 분리된 독립형 볼륨으로 설정됩니다. Node하고는 독립적이지는 않습니다.

여러 deployment가 있고, 다른 유형의 Pod가 있는 환경에서도 동일 볼륨을 이용할 수 있게 됩니다.

새로운 Persistent Volume yaml을 작성해봅시다.

yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: host-pv
spec:
  # 여러 파드에서 나눠 사용할 수 있는 용량
  # https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#capacity
  capacity:
    # 최대 공간은 4GB
    storage: 4Gi
  # Filesystem, Block 타입 지원
  # 가상 머신 내부 파일 시스템의 디렉토리를 이용하므로 Filesystem.
  volumeMode: Filesystem
  # 접근 모드
  accessModes:
  # 이 볼륨이 단일 노드에 의해 읽기/쓰기 볼륨으로 마운트될 수 있다.
  # 여러 파드에 의해 수행. 단 모두 동일 노드에 존재해야함.
  - ReadWriteOnce
  # 읽기 전용이지만 여러 노드에서 이용
  # 서로 다른 노드의 여러 파드가 동일 영구 볼륨 요청
  # - ReadOnlyMany
  # 읽기/쓰기 전용이고 나머지는 ReadOnlyMany와 같음
  # - ReadWriteMany
  # 노드가 하나인 경우 동작하는 유형
  hostPath:
    path: /data
    type: DirectoryOrCreate

번외로 파일 시스템과 블록 스토리지의 차이점은 다음 사이트를 참고합니다. Storage-pros-and-cons-Block-vs-file-vs-object-storage

이어서 위와 같이 설정한 PersistentVolume 이 적용되면 이 볼륨을 파드에서 사용해야겠죠. 이를 위해 clame pv-claim yaml을 작성한 후 볼륨을 사용할 pod에 설정이 필요합니다.

yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: host-pvc
spec:
  # 영구 볼륨 지정 이름이 아닌 리소스별로도 지정이 가능하다.
  volumeName: host-pv
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  # 리소스 요청
  # 파드에서 클레임을 사용할때 용량 보다 더 사용하려고 문제 발생
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

이어서 deployment yaml 도 재설정합니다.

yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: story-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: story
  template:
    # kind: Pod
    metadata:
      labels:
        app: story
    spec:
      containers:
      - name: story
        image: wooglim/kub-data-demo:1
        volumeMounts:
        # 아래 호스트 경로의 데이터를 공유받게 됨
        - mountPath: /app/story
          # 볼륨 중 사용할 볼륨 name을 명시
          name: story-volume
      volumes:
      - name: story-volume
        # 클러스터 전체를 위해 생성한 클레임명을 설정
        persistentVolumeClaim:
          claimName: host-pvc

이렇듯 PV 및 PVC를 생성하면 종속성이 파드에 설정되지 않기 때문에 파드가 종료되더라도 볼륨내 데이터는 보존되게 됩니다.

PersistentVolume 구성에 중요한 정보를 지닌 스토리지 클래스는 쿠버네티스에서 관리자에게 스토리지 관리 방법과 볼륨 구성 방법을 세부적으로 제어 가능하게 해주는 개념으로 현재 디폴트 스토리지가 기본으로 minikube에 의해 설정되어 있습니다.

bash
> kubectl get sc
NAME                 PROVISIONER                RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
standard (default)   k8s.io/minikube-hostpath   Delete          Immediate           false                  26d

hostpath에 대한 기본 설정이 완료되어있으므로 PV 를 정상적으로 이용할 수 있게 됩니다.

때문에 storageClass를 사용하기 위해 아래와 같이 host-pv.yaml, host-pvc.yaml의 내용이 변경되어야 합니다.

yaml
# host-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: host-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  storageClassName: standard
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /data
    type: DirectoryOrCreate
yaml
# host-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: host-pvc
spec:
  volumeName: host-pv
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  storageClassName: standard
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

PV > PVC > Deplyment 수순으로 설정을 적용합니다.

bash
> kubectl apply -f=host-pv.yaml
persistentvolume/host-pv created
> kubectl apply -f=host-pvc.yaml
persistentvolumeclaim/host-pvc created
> kubectl apply -f=deployment.yaml
deployment.apps/story-deployment configured

> kubectl get pv
NAME      CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM              STORAGECLASS   REASON   AGE
host-pv   1Gi        RWO            Retain           Bound    default/host-pvc   standard

> kubectl get pvc
NAME       STATUS   VOLUME    CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
host-pvc   Bound    host-pv   1Gi        RWO            standard       73s

> kubectl get deployment
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
story-deployment   2/2     2            2           20d

이젠 볼륨이 Pod로 부터 독립적이므로 파드에 생애주기와 상관없이 데이터는 보존됩니다.

볼륨 VS 영구 볼륨

Pod 정의와 함께 정의된 일반 볼륨, PV로 구성된 영구 볼륨을 어느 순간에 이용해야 하는지 정리해봅시다.

일반 볼륨
  • 컨테이너와는 독립적이지만 Pod와는 아니다. Pod와 같은 생명주기가 설정
  • emptyDir은 파드가 재생성되면 비어있는 폴더로 생성
  • 다만 hostPath 및 특정 클라우드 프로바이더 유형은 데이터가 손실되지 않음. 이는 사용 중인 드라이버 유형에 따라 다르다.
  • 위와 같은 드라이버 유형을 이용하더라도 이런 특정 볼륨으로만 작업하면 반복적인 작업을 수행해야한다. 관리에 어려움

영구 볼륨
  • Pod로 부터 독립적으로 쿠버네티스 클러스터에 사용 준비된 볼륨 유형으로 작동한다.
  • PVC로 생성함으로 필요할때 Pod와 연결할 수 있다.
  • 구성이 한 파일에 있어 재사용이 쉬워 스토리지, 볼륨 관리에 용이하다.

환경변수 사용

GET /api/story의 경우 story폴더내 text.txt 를 사용해왔었습니다. 또 text.txt의 내용을 저장할 수 있도록 VolummMounts 설정도 해주었죠.

yaml
# deployment.yaml
volumeMounts:
- mountPath: /app/story

위 설정 그대로 실제 코드에서 명시적으로 마운트된 위치를 명시해주었습니다. 이를 환경변수로 대체해봅시다.

js
// app.js
// const filePath = path.join(__dirname, 'story', 'text.txt');
const filePath = path.join(__dirname, process.env.STORY_FOLDER, 'text.txt');

우선 app.js 내용중 파일 경로를 가져오는 부분을 환경 변수 참조로 변경한 후 도커 이미지를 새로 빌드합니다.

deployment.yaml의 내용을 변경합니다. containers설정에서 env옵션을 설정합니다.

yaml
# deployment.yaml
containers:
- name: story
  image: wooglim/kub-data-demo:2
  env:
  - name: STORY_FOLDER
    value: 'story'
  volumeMounts:
  # 아래 호스트 경로의 데이터를 공유받게 됨
  - mountPath: /app/story
    # 볼륨 중 사용할 볼륨 name을 명시
    name: story-volume
bash
> kubectl apply -f=deployment.yaml
deployment.apps/story-deployment configured

kubectl get pods
NAME                               READY   STATUS             RESTARTS   AGE
story-deployment-5674c8cc7-6t8lw   1/1     Running            0          20m
story-deployment-5674c8cc7-7tfbq   1/1     Running            0          21m
story-deployment-8f5cf975-klk7m    0/1     ImagePullBackOff   0          19s

이번엔 환경 변수를 컨테이너 spec에 추가하지 않고 별도의 파일 혹은 리소스로 관리하는 방법도 있습니다. ConfigMap을 이용하는 것입니다. 키-값 쌍을 관리하는 유형이죠.

yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: data-store-env
data:
  folder: 'story'
  # key: value..
bash
> kubectl apply -f=environment.yaml
configmap/data-store-env created

> kubectl get configmap
NAME               DATA   AGE
data-store-env     1      17s
kube-root-ca.crt   1      26d

설정된 내용을 아래와 같이 적용하여 사용합니다.

yaml
containers:
- name: story
  image: wooglim/kub-data-demo:2
  env:
  # app.js 에 노출할 환경변수 이름을 설정해야하므로 
  - name: STORY_FOLDER
    # value: 'story'
    valueFrom:
      # ConfigMap 에서 값을 가져와 STORY_FOLDER 환경변수의 값으로 설정
      configMapKeyRef:
        name: data-store-env
        key: folder