Kubernetes의 스토리지 관리: Persistent Volume(PV) 및 Persistent Volume Claim(PVC)

1. 개요

Kubernetes는 기본적으로 상태가 없는(stateless) 애플리케이션을 실행하는 데 적합하지만, 데이터의 지속성을 보장해야 하는 상태 저장(stateful) 애플리케이션도 많이 사용된다. 이를 위해 Kubernetes는 Persistent Volume(PV) 및 Persistent Volume Claim(PVC) 개념을 도입하여 스토리지를 동적으로 관리할 수 있도록 한다.

2. Persistent Volume(PV)란?

Persistent Volume(PV)은 클러스터 내에서 관리되는 독립적인 스토리지 리소스로, 관리자가 미리 생성해두고 사용자가 요청하여 사용할 수 있다. PV는 특정 스토리지 유형과 연결되며, 수명 주기가 Pod보다 길어 Pod가 재시작되거나 이동하더라도 데이터를 유지할 수 있다.

2.1 PV의 주요 속성

스토리지 클래스(Storage Class): 동적 프로비저닝(dynamic provisioning)을 지원하는 경우 스토리지 클래스를 지정하여 자동으로 스토리지를 생성할 수 있음.
액세스 모드(Access Modes):
- ReadWriteOnce (RWO): 하나의 노드에서 읽기 및 쓰기 가능
- ReadOnlyMany (ROX): 여러 노드에서 읽기만 가능
- ReadWriteMany (RWX): 여러 노드에서 읽기 및 쓰기 가능
용량(Capacity): 저장 가능한 데이터의 크기 지정.
볼륨 플러그인(Volume Plugin): NFS, iSCSI, AWS EBS, Azure Disk, GCE Persistent Disk 등 다양한 스토리지 백엔드를 지원.
Reclaim Policy: 스토리지가 반환될 때 처리 방식 (Retain, Recycle, Delete).

2.2 PV 예제 (NFS 기반)

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /mnt/data
    server: 192.168.1.100

3. Persistent Volume Claim(PVC)란?

Persistent Volume Claim(PVC)은 사용자가 스토리지를 요청하는 방식이다. PVC는 PV에서 정의된 스토리지를 사용하기 위한 요구사항을 명시하며, Kubernetes가 적절한 PV를 자동으로 바인딩해준다.

3.1 PVC의 주요 속성

요청된 스토리지 용량 및 액세스 모드 지정 가능.
특정 Storage Class 지정 가능.
동적으로 PV를 생성할 수도 있음.

3.2 PVC 예제

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: example-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

4. PVC와 PV 바인딩

PVC가 생성되면 Kubernetes는 해당 PVC의 요구사항과 일치하는 PV를 찾아 자동으로 바인딩한다. 사용자는 PVC를 Pod에 마운트하여 영구적인 스토리지를 사용할 수 있다.

4.1 PVC를 사용하는 Pod 예제

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  containers:
    - name: my-container
      image: busybox
      volumeMounts:
        - mountPath: "/data"
          name: storage
  volumes:
    - name: storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: example-pvc

5. 동적 스토리지 프로비저닝

PV를 미리 생성하는 대신, Storage Class를 이용하여 PVC가 생성될 때 자동으로 PV를 동적으로 생성할 수도 있다.

5.1 Storage Class 예제 (AWS EBS)

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2

PVC에서 Storage Class를 지정하면 Kubernetes가 자동으로 EBS 볼륨을 프로비저닝하여 PVC에 연결해준다.

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: dynamic-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: standard

6. 결론

Kubernetes의 PV와 PVC는 애플리케이션이 지속적인 스토리지를 활용할 수 있도록 도와준다. 이를 통해 Stateful 애플리케이션을 Kubernetes 환경에서도 안정적으로 운영할 수 있으며, 동적 프로비저닝을 활용하면 운영의 편의성을 더욱 높일 수 있다.