[K8S] Persistent Volume, Persistent Volume Claim, StorageClass란?

DevOps/Kubernetes

[K8S] Persistent Volume, Persistent Volume Claim, StorageClass란?

운호(Noah) 2023. 11. 5. 15:48

들어가기 앞서,

Kubernetes에서 Volume은, 3가지 구조로 사용됩니다.
- PersistentVolume(PV)
- PersistentVolumeClaim(PVC)
- StorageClass
해당 포스팅에선 PV와 PVC에 대해서 먼저 이해한 뒤, StorageClass에 대해서 이해해보겠습니다.

PV와 PVC 요약

PV
- Volume 자체를 의미합니다.
- 클러스터 내에서 독립적으로 관리되며 별도의 생명 주기를 가집니다.
- 클라우드 서비스 또는 직접 구축한 Storage와 같은 다양한 소스에서 제공되는 스토리지를 사용할 수 있습니다.
PVC
- 사용자가 PV에 요청한 정보를 의미합니다.
- 필요한 용량, 액세스 모드 등을 지정하여 PV를 요청합니다.
- Pod는 직접 PV에 연결되는 대신, PVC를 통해 스토리지에 액세스합니다.
특징
- PV는 Pod에 직접 연결되지 않고, PVC를 통해 연결됩니다.
- PV와 PVC는 클러스터 관리자가 수동으로 설정하거나 StorageClass를 사용하여 동적으로 프로비저닝할 수 있습니다.

PV와 PVC의 생명 주기

Provisioning

PV를 생성하는 단계로, 두 가지 방법으로 이루어집니다.
- 정적(Static) 프로비저닝
  - 미리 적정 용량의 PV를 생성해두는 방법입니다.
  - 사용 가능한 스토리지 용량에 제한이 있을 때 유용합니다.
  - 만약, 100GB의 용량을 가진 PV를 미리 생성해두었을 때, 150GB를 요청하는 요청은 실패하게 됩니다.
- 동적(Dynamic) 프로비저닝
  - 사용자가 PVC를 통해 PV를 요청할 때, 사용자가 필요한 용량 만큼의 PV를 동적으로 생성하는 방법입니다.
  - 필요에 따라 다양한 용량의 PV를 동적으로 생성하고 싶을 때 유용합니다.
  - 동적 프로비저닝을 위해선 StorageClass라는 K8S 리소스가 사용되며,
  - 어떤 종류의 Storage를 프로비저닝할지에 대한 규칙과 설정을 StorageClass에 정의한 뒤,
  - PVC에서 해당 StorageClass를 지정하면,
  - PVC가 생성될 때, 사용자가 필요한 용량 만큼의 PV가 동적으로 프로비저닝됩니다.

Binding

프로비저닝으로 만든 PV를 PVC와 연결하는 단계입니다.
PVC에서 필요한 스토리지의 용량과 접근 방법을 명시하여 PV를 요청하면, 해당 요청에 맞는 PV가 바인딩됩니다.
- 만약 PVC에서 요청한 조건을 만족하는 PV가 없다면, PVC는 해당 PV가 생성될 때까지 대기 상태에 있습니다.
- PV와 PVC의 매핑은 1대1 관계이며, PVC는 여러 개의 PV에 할당될 수 없습니다.

Using

Pod는 PVC를 볼륨으로 인식해서 사용합니다.
Pod에 할당된 PVC는 Pod를 유지하는 동안 계속 사용되며, 시스템에서 임의로 삭제할 수 없습니다.
이 기능은 'Storage Object in Use Protection' (사용 중인 스토리지 오브젝트 보호)로 알려져 있습니다.
사용 중인 데이터 스토리지를 임의로 삭제하는 경우 치명적인 결과가 발생할 수 있으므로 이런 보호 기능을 사용하는 것입니다.

Reclaiming

사용이 끝난 PVC를 삭제하고, 해당 PVC를 사용하던 PV를 초기화(reclaim)하는 과정을 나타냅니다.
초기화 정책에는 Retain, Delete가 있습니다.
- Retain
  - PV가 삭제되어도 PV의 데이터는 클러스터 내에 보존됩니다.
  - 관리자가 PV를 수동으로 정리하고 데이터를 보존하거나 백업하는 데 활용됩니다.
  - PV를 다시 사용하기 위해서는 수동으로 다시 바인딩해야 합니다.
- Delete
  - PV가 삭제되면 PV와 관련된 데이터도 함께 삭제됩니다.
  - 테스트 및 개발 환경에서 주로 사용되며 데이터 보존이 필요하지 않을 때 유용합니다.
  - 동적으로 프로비저닝된 PV의 반환 정책은 기본적으로 Delete이며, 필요에 따라 수정이 필요합니다.

정적 프로비저닝 예제 코드

Persistent Volume

  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolume
  metadata:
    name: example-pv
  spec:
    capacity:         # Volume 용량
      storage: 1Gi    
    accessModes:      # 접근 옵션
      - ReadWriteOnce
    persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # PV가 삭제되었을 때의 초기화 옵션
    hostPath:                              # 마운트시킬 로컬 서버의 경로
      path: /data/example-pv

Persistent Volume Claim

  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolumeClaim
  metadata:
    name: example-pvc
  spec:
    accessModes:             # 접근 옵션
      - ReadWriteOnce
    resources:               # 자원을 얼마나 사용할 것인지 요청 (PV의 용량을 초과하면 안됨)
      requests:
        storage: 500Mi

동적 프로비저닝 예제 코드

StorageClass

  apiVersion: storage.k8s.io/v1
  kind: StorageClass
  metadata:                            
    name: example-storageclass        # StorageClass의 이름을 지정합니다.
  provisioner: kubernetes.io/gce-pd   # Google Compute Engine Persistent Disk 를 스토리지 플러그인으로 사용합니다.
  reclaimPolicy: Retain               # PV가 삭제되어도 데이터를 보존합니다.

Persistent Volume Claim

  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolumeClaim
  metadata:
    name: example-pvc
  spec:
    accessModes:            # PV에 대한 액세스 모드를 나타냅니다.
      - ReadWriteOnce
    resources:
      requests:
        storage: 1Gi        # PVC가 요청하는 스토리지의 크기를 나타냅니다.
    storageClassName: example-storageclass  # PV가 동적으로 프로비저닝될 때 사용될 StorageClass를 나타냅니다.

Persistent Volume, Persistent Volume Claim 연결 확인 명령어

Persistent Volume Claim 연결 확인 명령어

  $ kubectl get pvc
  NAME          STATUS   VOLUME        CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
  example-pvc   Bound    example-pv    2Gi        RWO            manual         2m

“example-pv”라는 VOLUME에 Bound 된 것을 확인할 수 있습니다.

Persistent Volume 연결 확인 명령어
```
  $ kubectl get pv
  NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM               STORAGECLASS   REASON   AGE
  example-pv  5Gi        RWO            Retain           Bound    default/example-pvc manual                  3m
```
- STATUS 종류
  - Available : PVC에서 사용할 수 있도록 준비된 상태
  - Bound : 특정 PVC에 연결된 상태
  - Released : PVC는 삭제되었고 PV는 아직 초기화 되지 않은 상태
  - Failed : 자동 초기화를 실패한 상태

참고

https://kimjingo.tistory.com/153