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Node Affinity와 Volume

Node Affinity와 Volume을 함께 사용하여 스토리지 제약이 있는 워크로드를 효율적으로 배치하는 방법을 학습합니다.

Node Affinity란?​

Node Affinity는 Pod가 특정 노드에 스케줄링되도록 제어하는 메커니즘입니다.

Affinity 유형​

  1. requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: 반드시 만족해야 함 (하드 제약)
  2. preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: 가능하면 만족 (소프트 제약)

Pod Affinity와 Volume의 관계​

Azure Disk와 같은 ReadWriteOnce(RWO) 볼륨은 하나의 노드에만 연결될 수 있습니다. Pod Affinity를 사용하면 같은 볼륨을 사용하는 Pod들을 동일 노드에 배치할 수 있습니다.

실습 1: PVC와 Pod Affinity​

1. PersistentVolumeClaim 생성​

pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-azure-disk
spec:
  storageClassName: default  
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi
kubectl apply -f pvc.yaml

2. Required Pod Affinity 적용​

동일한 PVC를 사용하는 Pod들을 같은 노드에 배치합니다:

pvc-dep-required.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pvc-pod-dep
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      target: pvc-pod       
  template:
    metadata:
      labels:
        target: pvc-pod
        color: LightSalmon
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        ports:
        - containerPort: 80
        resources: 
          requests:
            cpu: 80m
            memory: 128Mi
          limits:
            cpu: 250m
            memory: 256Mi   
        volumeMounts:
        - mountPath: "/mnt/data"
          name: mypvc
      volumes:
      - name: mypvc
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-azure-disk   
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: target
                operator: In
                values:
                - pvc-pod
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
kubectl apply -f pvc-dep-required.yaml

3. 배포 확인​

# Pod와 노드 확인
kubectl get pods -o wide

# 모든 Pod가 동일 노드에 있는지 확인
kubectl get pods -l target=pvc-pod -o custom-columns=NAME:.metadata.name,NODE:.spec.nodeName

4. 스케일 테스트​

# 12개로 증가
kubectl scale --replicas=12 deployment/pvc-pod-dep

# 노드 확인 - 여전히 같은 노드
kubectl get pods -l target=pvc-pod -o wide

# 24개로 증가
kubectl scale --replicas=24 deployment/pvc-pod-dep

# 일부 Pod는 Pending 상태
kubectl get pods -l target=pvc-pod

노드에 더 이상 리소스가 없으면 다른 노드에 여유가 있어도 Pod가 Pending 상태로 남습니다.

실습 2: Preferred Affinity로 변경​

1. Preferred Affinity 적용​

pvc-dep-preferred.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pvc-pod-dep
spec:
  replicas: 24
  selector:
    matchLabels:
      target: pvc-pod       
  template:
    metadata:
      labels:
        target: pvc-pod
        color: LightSalmon
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.27
        ports:
        - containerPort: 80
        resources: 
          requests:
            cpu: 80m
            memory: 128Mi
          limits:
            cpu: 250m
            memory: 256Mi   
        volumeMounts:
        - mountPath: "/mnt/data"
          name: mypvc
      volumes:
      - name: mypvc
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-azure-disk   
      affinity:
        podAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 100
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: target
                  operator: In
                  values:
                  - pvc-pod
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
kubectl apply -f pvc-dep-preferred.yaml

2. 결과 확인​

# Pending Pod들이 다른 노드에 스케줄링됨
kubectl get pods -l target=pvc-pod -o wide

# 하지만 볼륨 마운트 실패
kubectl describe pod <pod-name>

다른 노드의 Pod들은 볼륨을 마운트할 수 없어 에러 상태가 됩니다.

Zone-aware 스토리지​

AKS에서 가용성 영역 활용​

pvc-zonal.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-azure-disk-zonal
spec:
  storageClassName: managed-csi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi

Node Affinity와 Zone 결합​

deployment-zone-affinity.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: zonal-workload
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: zonal-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zonal-app
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: topology.kubernetes.io/zone
                operator: In
                values:
                - koreacentral-1
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.27
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /mnt/data
      volumes:
      - name: data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-azure-disk-zonal
kubectl apply -f pvc-zonal.yaml
kubectl apply -f deployment-zone-affinity.yaml

# Zone 확인
kubectl get pods -o custom-columns=NAME:.metadata.name,NODE:.spec.nodeName,ZONE:.spec.nodeSelector

정리​

kubectl delete deployment pvc-pod-dep
kubectl delete pvc pvc-azure-disk
kubectl delete pvc pvc-azure-disk-zonal
kubectl delete deployment zonal-workload

핵심 정리​

  • Pod Affinity: 같은 볼륨을 사용하는 Pod를 동일 노드에 배치
  • Required Affinity: 필수 조건, 만족하지 못하면 Pending
  • Preferred Affinity: 선호 조건, 만족하지 못해도 다른 노드에 배치
  • RWO Volume: 하나의 노드에만 연결 가능
  • Zone-aware Storage: 가용성 영역을 고려한 스토리지 배치

실습 과제​

  1. ReadWriteMany(RWX)를 지원하는 Azure Files PVC를 생성하고, 여러 노드에 Pod를 분산 배치해보세요.
  2. Node Affinity를 사용하여 특정 노드 풀(예: GPU 노드)에만 Pod를 배치해보세요.
  3. Preferred Affinity의 weight 값을 다르게 설정하여 스케줄링 우선순위를 조정해보세요.

다음 단계​

Anti-Affinity와 StatefulSet에서 Pod를 분산 배치하는 방법을 학습합니다.