[Kubernetes] 볼륨(Volume)

이 글은 인프런의 지식 공유자 박재성님의 강의를 듣고 개인적으로 정리하는 글임을 알립니다.

---

기존 파드를 새로운 파드로 교체하면, 기존 파드 내부에 있던 데이터도 같이 삭제된다. 만약 이 파드가 MySQL을 실행시키는 파드였다면 MySQL에 저장된 데이터도 같이 삭제 돼버린다. 

따라서 파드 내부에 저장된 데이터가 삭제되면 안 되는 경우에는 볼륨(Volume)이라는 개념을 활용해야 한다.

 

Volume

볼륨(Volume)이란 데이터를 영속적으로 저장하기 위한 방법이다. 쿠버네티스에서 볼륨은 크게 2가지 종류로 나뉜다.

• 로컬 볼륨(Local Volume)
• 퍼시스턴트 볼륨(Persistent Volume, PV)

 

로컬 볼륨

• 파드 내부의 공간 일부를 볼륨(Volume)으로 활용하는 방식이다.
• 이 방식은 파드가 삭제되는 즉시 데이터도 함께 삭제된다. 이런 불편함 때문에 실제로 사용되는 일이 잘 없다. 

 

퍼시스턴트 볼륨

• 파드 외부의 공간 일부를 볼륨(Volume)으로 활용하는 방식이다.
• 이 방식은 파드가 삭제되는 것과 상관없이 데이터를 영구적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 현업에서는 주로 이 방식을 많이 활용한다.
• 퍼시스턴트 볼륨은 쿠버네티스 내부에 이 공간을 할당할 수도 있고, 쿠버네티스 외부에 이 공간을 할당할 수 있다.

위 그림의 왼쪽과 같은 경우, 쿠버네티스 공간 일부를 사용하는 경우이고, 오른쪽과 같은 경우는 쿠버네티스 외부 저장소(AWS EBS 등)를 사용하는 경우를 나타낸다.

 

• 파드(Pod)가 퍼시스턴트 볼륨(PV)에 직접 연결할 수 없다. 따라서 퍼시스턴트 볼륨 클레임(PVC)이라는 중개자가 있어야 한다.
• 그렇기 때문에 아래와 같은 구조로 파드는 PV와 연결된다.

 

 

볼륨을 활용해 MySql 실행

포트

• 쿠버네티스 내부 : 3306
• 쿠버네티스 외부 : 30002

 

데이터베이스

• 사용자 이름 : root
• 사용자 비밀번호 : password123
• 데이터베이스 : kub-practice

아래는 위의 조건을 만족하는 설정이다.

 

mysql-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment # Deployment 기본 정보 metadata:   name: mysql-deployment # Deployment 이름 # Deployment 세부 정보 spec:   replicas: 1 # 생성할 파드의 복제본 개수   selector:     matchLabels:       app: mysql-db # 아래에서 정의한 Pod 중 'app: backend-app'이라는 값을 가진 파드를 선택   # 배포할 Pod 정의   template:     metadata:       labels: # 레이블 (= 카테고리)         app: mysql-db     spec:       containers:         - name: mysql-container # 컨테이너 이름           image: mysql # 컨테이너를 생성할 때 사용할 이미지           ports:             - containerPort: 3306  # 컨테이너에서 사용하는 포트를 명시적으로 표현           env:             - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD               valueFrom:                 secretKeyRef:                   name: mysql-secret                   key: mysql-root-password             - name: MYSQL_DATABASE               valueFrom:                 configMapKeyRef:                   name: mysql-config                   key: mysql-database           # 컨테이너 내에서 어떤 경로를 볼륨으로 사용할 지 지정           volumeMounts:             - name: mysql-persistent-storage # 밑에서 설정할 volumes.name과 값이 같아야 함               mountPath: /var/lib/mysql # mysql 컨테이너 내부에 있는 경로       # 파드가 사용할 볼륨을 지정       volumes:         - name: mysql-persistent-storage # 위에서 설정할 volumeMounts.name과 일치해야 함           persistentVolumeClaim:             claimName: mysql-pvc # 연결시킬 PVC의 name과 동일해야 함

 

mysql-secret.yaml

apiVersion: v1 kind: Secret # Secret 기본 정보 metadata:   name: mysql-secret # Secret 이름 # Key, Value 형식으로 값 저장 stringData:   mysql-root-password: password123

 

mysql-config.yaml

apiVersion: v1 kind: ConfigMap # ConfigMap 기본 정보 metadata:   name: mysql-config # ConfigMap 이름 # Key, Value 형식으로 설정값 저장 data:   mysql-database: kub-practice

 

mysql-service.yaml

apiVersion: v1 kind: Service # Service 기본 정보 metadata:   name: mysql-service # Service 이름    # Service 세부 정보 spec:   type: NodePort # Service의 종류   selector:     app: mysql-db # 실행되고 있는 파드 중 'app: mysql-db'이라는 값을 가진 파드와 서비스를 연결   ports:     - protocol: TCP # 서비스에 접속하기 위한 프로토콜       port: 3306 # 쿠버네티스 내부에서 Service에 접속하기 위한 포트 번호       targetPort: 3306 # 매핑하기 위한 파드의 포트 번호       nodePort: 30002 # 외부에서 사용자들이 접근하게 될 포트 번호

 

mysql-pv.yaml

apiVersion: v1 kind: PersistentVolume # PersistentVolume 기본 정보 metadata:   name: mysql-pv # PersistentVolume 이름 # PersistentVolume 세부 정보 spec:   storageClassName: my-storage # PV와 PVC의 storageClassName이 같다면 볼륨이 연결된다.   capacity:      storage: 1Gi # 볼륨이 사용할 용량을 설정   accessModes:     - ReadWriteOnce # 아래 hostPath 타입 활용 시 이 옵션만 사용 가능   hostPath: # hostPath 타입을 활용 (hostPath : 쿠버네티스 내부 공간을 활용)     path: "/mnt/data" # 쿠버네티스 내부의 공간에서 /mnt/data의 경로를 볼륨으로 사용

 

mysql-pvc.yaml

apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim # PersistentVolumeClaim 기본 정보 metadata:   name: mysql-pvc # PersistentVolumeClaim 이름    # PersistentVolumeClaim 세부 정보 spec:   storageClassName: my-storage # PV와 PVC의 storageClassName이 같다면 볼륨이 연결된다.   accessModes:     - ReadWriteOnce # 볼륨에 접근할 때의 권한   resources: # PVC가 PV에 요청하는 리소스의 양을 정의     requests: # 필요한 최소 리소스       storage: 1Gi # PVC가 PV에 요청하는 스토리지 양 (PV가 최소 1Gi 이상은 되어야 한다.)

 

오브젝트 생성

kubectl apply -f mysql-secret.yaml
kubectl apply -f mysql-config.yaml
kubectl apply -f mysql-pv.yaml
kubectl apply -f mysql-pvc.yaml
kubectl apply -f mysql-deployment.yaml
kubectl apply -f mysql-service.yaml

 

이렇게 설정하면 PV에 접근을 PVC가 대신하여주고, 파드가 종료되더라도 DB의 내용이 사라지지 않고 남아있게 된다.

 

 

SpringBoot와 MySQL 연동

외부에서 MySQL에 접속 가능

구성하고자하는 아키텍쳐는 위와 같다.

 

Application.yml

spring:   datasource:     url: jdbc:mysql://${DB_HOST}:${DB_PORT}/${DB_NAME}     username: ${DB_USERNAME}     password: ${DB_PASSWORD}     driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

 

spring-config.yaml

apiVersion: v1 kind: ConfigMap # ConfigMap 기본 정보 metadata:   name: spring-config # ConfigMap 이름 # Key, Value 형식으로 설정값 저장 data:   db-host: mysql-service   db-port: "3306"   db-name: kub-practice

 

 

spring-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment # Deployment 기본 정보 metadata:   name: spring-deployment # Deployment 이름 # Deployment 세부 정보 spec:   replicas: 3 # 생성할 파드의 복제본 개수   selector:     matchLabels:       app: backend-app # 아래에서 정의한 Pod 중 'app: backend-app'이라는 값을 가진 파드를 선택   # 배포할 Pod 정의   template:     metadata:       labels: # 레이블 (= 카테고리)         app: backend-app     spec:       containers:         - name: spring-container # 컨테이너 이름           image: spring-server # 컨테이너를 생성할 때 사용할 이미지           imagePullPolicy: IfNotPresent # 로컬에서 이미지를 먼저 가져온다. 없으면 레지스트리에서 가져온다.           ports:             - containerPort: 8080  # 컨테이너에서 사용하는 포트를 명시적으로 표현           env:             - name: DB_HOST               valueFrom:                 configMapKeyRef:                   name: spring-config                   key: db-host             - name: DB_PORT               valueFrom:                 configMapKeyRef:                   name: spring-config                   key: db-port             - name: DB_NAME               valueFrom:                 configMapKeyRef:                   name: spring-config                   key: db-name             - name: DB_USERNAME               valueFrom:                 secretKeyRef:                   name: spring-secret                   key: db-username             - name: DB_PASSWORD               valueFrom:                 secretKeyRef:                   name: spring-secret                   key: db-password

 

 

spring-secret.yaml

apiVersion: v1 kind: Secret # Secret 기본 정보 metadata:   name: spring-secret # Secret 이름 # Key, Value 형식으로 값 저장 stringData:   db-username: root   db-password: password123

 

 

spring-service.yaml

apiVersion: v1 kind: Service # Service 기본 정보 metadata:   name: spring-service # Service 세부 정보 spec:   type: NodePort # Service의 종류   selector:     app: backend-app # 실행되고 있는 파드 중 'app: backend-app'이라는 값을 가진 파드와 서비스를 연결   ports:     - protocol: TCP # 서비스에 접속하기 위한 프로토콜       port: 8080 # 쿠버네티스 내부에서 Service에 접속하기 위한 포트 번호 (Service       targetPort: 8080 # 매핑하기 위한 파드의 포트 번호       nodePort: 30000 # 외부에서 사용자들이 접근하게 될 포트 번호

 

Dokcerfile

FROM openjdk:17-jdk COPY build/libs/*SNAPSHOT.jar app.jar ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

 

프로젝트 및 도커 빌드

./gradlew clean build
docker build -t spring-server .

 

오브젝트 생성

kubectl apply -f spring-deployment.yaml
kubectl apply -f spring-service.yaml
kubectl apply -f spring-secret.yaml
kubectl apply -f spring-config.yaml
kubectl apply -f spring-deployment.yaml

 

 

보안 강화

• 위의 구조에서 MySQL을 중점적으로 살펴보면 보안에 취약한 점이 있다.
• 30002번 포트로 MySQL에 직접적으로 접근할 수 있게끔 보안이 설정되어 있다는 점이다.
• Service의 NodePort를 활용해 30002번 포트를 외부로 오픈해서 MySQL에 아무나 접근할 수 있게 만들었다.
• 보안적인 문제점 해결을 위해 Service의 종류 중 NodePort를 사용하지 않고 ClusterIP를 활용해야 한다. ClusterIP를 활용함으로써 외부에서 아무나 MySQL에 접근하지 못하게 막아야 한다.

 

Service 종류
- NodePort : 쿠버네티스 내부에서 해당 서비스에 접속하기 위한 포트를 열고 외부에서 접속 가능하도록 한다.
- ClusterIP : 쿠버네티스 내부에서만 통신할 수 있는 IP 주소를 부여. 외부에서는 요청할 수 없다.
- LoadBalancer : 외부의 로드밸런서(AWS의 로드밸런서 등)를 활용해 외부에서 접속할 수 있도록 연결한다.

 

mysql-service.yaml

apiVersion: v1 kind: Service # Service 기본 정보 metadata:   name: mysql-service # Service 이름 # Service 세부 정보 spec:   type: ClusterIP # Service의 종류   selector:     app: mysql-db # 실행되고 있는 파드 중 'app: mysql-db'이라는 값을 가진 파드와 서비스를 연결   ports:     - protocol: TCP # 서비스에 접속하기 위한 프로토콜       port: 3306 # 쿠버네티스 내부에서 Service에 접속하기 위한 포트 번호       targetPort: 3306 # 매핑하기 위한 파드의 포트 번호       nodePort: 30002 # 외부에서 사용자들이 접근하게 될 포트 번호 -> 이 부분을 지운다.

 

서비스 오브젝트 변경사항 반영

kubectl apply -f mysql-service.yaml

 

이렇게 설정했다면 아래와 같은 아키텍쳐가 된 것이다.

 

DB를 관리하기 위해 접속해야 할 때는 쿠버네티스의 포트 포워딩을 활용해서 접속하면 된다.

아래 포트 포워딩 명령어를 사용하면 내 로컬 컴퓨터에서만 해당 파드와 연결을 허용시킬 수 있게 된다.

kubectl port-forward pod/[MySQL 파드명] 3306:3306

포트 설정 주의

이미 로컬에서 3306번 포트로 실행중이라면 접속에 실패할 수 있다.
따라서 아래와 같이 로컬에서는 13306번 포트로 접속해야한다.

kubectl port-forward pod/파드명 13306:3306​