고급 볼륨 관리

이 섹션에서는 Kubernetes의 고급 스토리지 개념인 PersistentVolume(PV)과 PersistentVolumeClaim(PVC)을 다룹니다. 동적 프로비저닝을 통해 스토리지를 자동으로 생성하고 관리하는 방법을 학습합니다.

PersistentVolume과 PersistentVolumeClaim

개념 이해

PersistentVolume (PV):

클러스터 관리자가 프로비저닝한 스토리지 리소스
클러스터 레벨 리소스 (네임스페이스에 속하지 않음)
물리적 스토리지의 추상화

PersistentVolumeClaim (PVC):

사용자의 스토리지 요청
네임스페이스 레벨 리소스
PV를 사용하기 위한 "청구서"

관계:

사용자 (Pod) → PVC 요청 → PV 바인딩 → 실제 스토리지 (Azure Disk/Files)

PV와 PVC의 라이프사이클

Provisioning (프로비저닝)
- 정적: 관리자가 PV를 미리 생성
- 동적: StorageClass를 통해 자동 생성
Binding (바인딩)
- PVC가 적절한 PV를 찾아 바인딩
- 1:1 관계 유지
Using (사용)
- Pod가 PVC를 볼륨으로 마운트하여 사용
Reclaiming (회수)
- PVC 삭제 후 PV 처리 방법
- Retain: PV 유지 (수동 정리 필요)
- Delete: PV와 함께 스토리지 삭제
- Recycle: 데이터 삭제 후 재사용 (deprecated)

액세스 모드 (Access Modes)

모드	약자	설명	Azure 스토리지
ReadWriteOnce	RWO	단일 노드에서 읽기/쓰기	Azure Disk
ReadOnlyMany	ROX	여러 노드에서 읽기만 가능	Azure Files (읽기 전용)
ReadWriteMany	RWX	여러 노드에서 읽기/쓰기	Azure Files
ReadWriteOncePod	RWOP	단일 Pod에서만 읽기/쓰기	Kubernetes 1.22+

동적 프로비저닝

StorageClass를 사용하면 PVC 생성 시 자동으로 PV가 생성됩니다.

AKS의 기본 StorageClass

확인:

kubectl get storageclass

출력 예시:

NAME                    PROVISIONER          RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE      ALLOWVOLUMEEXPANSION
azurefile-csi           file.csi.azure.com   Delete          Immediate              true
azurefile-csi-premium   file.csi.azure.com   Delete          Immediate              true
default (default)       disk.csi.azure.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true
managed-csi             disk.csi.azure.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true
managed-csi-premium     disk.csi.azure.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true

주요 속성:

PROVISIONER: 스토리지 프로비저너 (CSI 드라이버)
RECLAIMPOLICY: PVC 삭제 시 PV 처리 방법
- Delete: PV와 Azure 스토리지 자동 삭제
- Retain: PV 유지, 수동 정리 필요
VOLUMEBINDINGMODE: PV 바인딩 시점
- Immediate: PVC 생성 즉시 바인딩
- WaitForFirstConsumer: Pod가 스케줄링될 때까지 대기
ALLOWVOLUMEEXPANSION: 볼륨 확장 가능 여부

실습 1: Azure Disk PVC (ReadWriteOnce)

PVC 생성

pvc-volume-disk.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-volume-disk
spec:
  storageClassName: managed-csi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # 단일 노드에만 마운트 가능
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi

배포:

kubectl apply -f pvc-volume-disk.yaml

# PVC 상태 확인
kubectl get pvc pvc-volume-disk

초기 상태:

NAME              STATUS    VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS
pvc-volume-disk   Pending                                      managed-csi

Pending 상태인 이유: WaitForFirstConsumer 모드이므로 Pod가 생성될 때까지 대기합니다.

Deployment 생성

pvc-volume-dep.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pvc-volume-dep
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: pvc-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: pvc-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: data-volume
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: data-volume
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-volume-disk

배포:

kubectl apply -f pvc-volume-dep.yaml

# Pod 상태 확인
kubectl get pods -l app=pvc-app

# PVC 상태 재확인
kubectl get pvc pvc-volume-disk

바인딩 후 상태:

NAME              STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS
pvc-volume-disk   Bound    pvc-a1b2c3d4-e5f6-7890-abcd-ef1234567890   8Gi        RWO            managed-csi

ReadWriteOnce의 제약사항 테스트

레플리카 증가:

# 40개로 증가
kubectl scale --replicas=40 deploy/pvc-volume-dep

# Pod 상태 확인
kubectl get pods -l app=pvc-app -o wide

결과 관찰:

같은 노드에 스케줄링된 Pod만 Running 상태
다른 노드에 스케줄링된 Pod는 Pending 상태로 남음

Pending Pod의 이벤트 확인:

# Pending Pod 찾기
PENDING_POD=$(kubectl get pod -l app=pvc-app --field-selector=status.phase=Pending -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

# 이벤트 확인
kubectl describe pod $PENDING_POD

에러 메시지 예시:

Events:
  Type     Reason            Message
  ----     ------            -------
  Warning  FailedAttachVolume  Multi-Attach error for volume "pvc-a1b2c3d4..." 
                               Volume is already exclusively attached to one node and can't be attached to another

설명:

Azure Disk는 ReadWriteOnce(RWO) 액세스 모드
한 번에 하나의 노드에만 연결 가능
같은 노드의 여러 Pod는 공유 가능
다른 노드의 Pod는 연결 불가

레플리카 조정:

# 적절한 수로 조정 (노드 수 이하)
kubectl scale --replicas=3 deploy/pvc-volume-dep

실습 2: 데이터 영속성 확인

데이터 쓰기

# 실행 중인 Pod 확인
POD_NAME=$(kubectl get pod -l app=pvc-app -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

# 데이터 쓰기
kubectl exec $POD_NAME -- sh -c 'echo "Persistent Data - $(date)" > /data/test.txt'
kubectl exec $POD_NAME -- cat /data/test.txt

Pod 재시작 후 데이터 확인

# Pod 삭제 (Deployment가 자동으로 재생성)
kubectl delete pod $POD_NAME

# 새 Pod가 생성될 때까지 대기
kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=pvc-app --timeout=60s

# 새 Pod 이름 확인
NEW_POD=$(kubectl get pod -l app=pvc-app -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

# 데이터가 유지되는지 확인
kubectl exec $NEW_POD -- cat /data/test.txt

데이터가 그대로 유지됩니다!

Deployment 삭제 후에도 데이터 유지

# Deployment 삭제
kubectl delete deploy pvc-volume-dep

# PVC는 여전히 존재
kubectl get pvc pvc-volume-disk

# PV 확인
PV_NAME=$(kubectl get pvc pvc-volume-disk -o jsonpath='{.spec.volumeName}')
kubectl get pv $PV_NAME

재배포 후 데이터 확인:

# Deployment 재생성
kubectl apply -f pvc-volume-dep.yaml

# Pod 준비 대기
kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=pvc-app --timeout=60s

# 데이터 확인
POD_NAME=$(kubectl get pod -l app=pvc-app -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl exec $POD_NAME -- cat /data/test.txt

이전에 저장한 데이터가 그대로 남아 있습니다!

실습 3: 볼륨 확장

AKS의 StorageClass는 기본적으로 볼륨 확장을 지원합니다.

현재 크기 확인

kubectl get pvc pvc-volume-disk
# CAPACITY: 8Gi

PVC 크기 증가

# PVC 수정
kubectl patch pvc pvc-volume-disk -p '{"spec":{"resources":{"requests":{"storage":"16Gi"}}}}'

# 상태 확인
kubectl get pvc pvc-volume-disk -w

볼륨 확장 과정:

PVC의 요청 크기 변경
클라우드 프로바이더가 디스크 크기 조정
파일시스템 자동 확장
Pod 재시작 없이 적용 (온라인 확장)

확장 확인:

# Pod 내부에서 확인
POD_NAME=$(kubectl get pod -l app=pvc-app -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')
kubectl exec $POD_NAME -- df -h /data

실습 4: 커스텀 StorageClass

특정 요구사항에 맞는 StorageClass를 생성할 수 있습니다.

Premium SSD StorageClass

storageclass-premium.yaml:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: managed-premium-retain
provisioner: disk.csi.azure.com
parameters:
  skuName: Premium_LRS  # Premium SSD
  kind: Managed
reclaimPolicy: Retain  # PVC 삭제 시에도 PV 유지
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true

생성:

kubectl apply -f storageclass-premium.yaml

# 확인
kubectl get storageclass managed-premium-retain

커스텀 StorageClass 사용

pvc-premium.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-premium-disk
spec:
  storageClassName: managed-premium-retain
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 32Gi

PV/PVC 관리 명령어

상태 확인

# PVC 목록
kubectl get pvc

# PVC 상세 정보
kubectl describe pvc pvc-volume-disk

# PV 목록
kubectl get pv

# PV 상세 정보
kubectl describe pv <pv-name>

PVC 사용 현황

# 특정 PVC를 사용하는 Pod 찾기
kubectl get pods --all-namespaces -o json | \
  jq -r '.items[] | 
    select(.spec.volumes[]? | .persistentVolumeClaim.claimName=="pvc-volume-disk") | 
    .metadata.namespace + "/" + .metadata.name'

Azure Portal에서 확인

# PV의 Azure Disk 이름 확인
kubectl get pv <pv-name> -o jsonpath='{.spec.csi.volumeHandle}'

이 정보를 Azure Portal의 Disks 섹션에서 확인할 수 있습니다.

ReclaimPolicy 이해

Delete (기본값)

reclaimPolicy: Delete

PVC 삭제 시 PV도 자동 삭제
Azure에서 실제 디스크도 삭제됨
비용 절감에 유리

Retain

reclaimPolicy: Retain

PVC 삭제 후에도 PV 유지
Azure 디스크는 그대로 유지
데이터 보존이 중요한 경우 사용

Retain 테스트:

# PVC 삭제
kubectl delete pvc pvc-volume-disk

# PV는 Released 상태로 유지
kubectl get pv

# 수동으로 PV 삭제 필요
kubectl delete pv <pv-name>

볼륨 스냅샷

AKS는 볼륨 스냅샷을 지원하여 백업과 복제를 쉽게 할 수 있습니다.

VolumeSnapshot 생성

volumesnapshot.yaml:

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: pvc-disk-snapshot
spec:
  volumeSnapshotClassName: csi-azuredisk-vsc
  source:
    persistentVolumeClaimName: pvc-volume-disk

스냅샷에서 PVC 복원

pvc-from-snapshot.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-restored
spec:
  storageClassName: managed-csi
  dataSource:
    name: pvc-disk-snapshot
    kind: VolumeSnapshot
    apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi

정리

# Deployment 삭제
kubectl delete deploy pvc-volume-dep

# PVC 삭제 (Delete 정책이면 PV도 자동 삭제)
kubectl delete pvc pvc-volume-disk

# StorageClass 삭제 (필요시)
kubectl delete storageclass managed-premium-retain

베스트 프랙티스

적절한 액세스 모드 선택
- 단일 Pod: ReadWriteOnce (Azure Disk) - 고성능
- 다중 Pod: ReadWriteMany (Azure Files) - 공유 필요 시
적절한 StorageClass 선택
- 개발/테스트: Standard_LRS (저렴한 비용)
- 프로덕션: Premium_LRS (높은 성능)
ReclaimPolicy 설정
- 개발 환경: Delete (자동 정리)
- 프로덕션: Retain (데이터 보호)
볼륨 크기 계획
- 초기 크기를 충분히 할당
- 확장 가능하지만 축소는 불가
- 모니터링 및 알림 설정
백업 전략
- 중요 데이터는 정기적 스냅샷 생성
- 재해 복구 계획 수립

실습 과제

PVC 생성 및 사용
- 10Gi Azure Disk PVC 생성
- Deployment에 마운트하여 데이터 쓰기
- Pod 재시작 후 데이터 영속성 확인
볼륨 확장 실습
- 8Gi PVC를 16Gi로 확장
- 확장 과정 모니터링
- Pod 내부에서 크기 확인
ReclaimPolicy 테스트
- Retain 정책의 StorageClass 생성
- PVC 생성 및 데이터 쓰기
- PVC 삭제 후 PV 상태 확인
ReadWriteOnce 제약사항 확인
- Azure Disk PVC 생성
- 여러 레플리카로 Deployment 생성
- 일부 Pod가 Pending 상태로 남는 이유 분석

다음 단계

다음 섹션에서는 Ingress Controller를 통한 HTTP/HTTPS 라우팅과 트래픽 관리 방법을 학습합니다.

PersistentVolume과 PersistentVolumeClaim​

개념 이해​

PV와 PVC의 라이프사이클​

액세스 모드 (Access Modes)​

동적 프로비저닝​

AKS의 기본 StorageClass​

실습 1: Azure Disk PVC (ReadWriteOnce)​

PVC 생성​

Deployment 생성​

ReadWriteOnce의 제약사항 테스트​

실습 2: 데이터 영속성 확인​

데이터 쓰기​

Pod 재시작 후 데이터 확인​

Deployment 삭제 후에도 데이터 유지​

실습 3: 볼륨 확장​

현재 크기 확인​

PVC 크기 증가​

실습 4: 커스텀 StorageClass​

Premium SSD StorageClass​

커스텀 StorageClass 사용​

PV/PVC 관리 명령어​

상태 확인​

PVC 사용 현황​

Azure Portal에서 확인​

ReclaimPolicy 이해​

Delete (기본값)​

Retain​

볼륨 스냅샷​

VolumeSnapshot 생성​

스냅샷에서 PVC 복원​

정리​

베스트 프랙티스​

실습 과제​

다음 단계​

참고 자료​