[쿠버네티스] 스테이트풀셋

스테이트풀셋

주요 용도

안정된 프레임워크에서 동작하는 애플리케이션에 스케일링 기능을 제공하는 파드 컨트롤러.

주로 데이터베이스, 메시지 큐, 로그 처리 시스템 등 상태 정보를 유지해야 하는 애플리케이션에 사용

 

특징

• 고유한 네트워크 ID: 스테이트풀셋에서 생성되는 각 파드는 규칙적인 이름과 고유한 네트워크 ID(도메인 네임)를 가진다. 예를 들어, 파드 이름이 statefulset-0, statefulset-1, statefulset-2와 같이 부여된다.
• 순차적 생성 및 종료: 파드는 순서대로 생성되고 종료된다. 첫 번째 파드가 Running 상태가 되면 그 다음 파드가 생성되는 식으로 동작다.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: example-statefulset
spec:
  serviceName: "example"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: example
  template:
    metadata:
      labels:
        app: example
    spec:
      containers:
      - name: example
        image: example-image
        ports:
        - containerPort: 80
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: example-storage
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

 

 

 

스테이트풀셋에서 초기화 컨테이너 활용

스테이트풀셋에서 초기화 컨테이너(Init Containers)는 파드가 시작되기 전에 실행되어 필요한 초기화 작업을 수행한다. 이는 데이터베이스 스키마 설정, 초기 데이터 로드 등과 같은 작업을 포함할 수 있다. 만약 이 초기화 작업이 StatefulSet의 다른 파드와 통신해야 한다면, 헤드리스 서비스가 필요하다. 헤드리스 서비스를 사용하면 초기화 컨테이너가 특정 파드에 직접 접근할 수 있습니다. 헤드리스는 실제 주소와 연결된 IP주소가 없는 대신 스테이트풀셋 안에 있는 각 파드의 IP주소가 반환되기 때문이다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: myapp
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: myapp
  ports:
  - port: 80
    name: http

 

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: my-statefulset
spec:
  serviceName: "my-service"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      initContainers:
      - name: init-myservice
        image: busybox
        command: ['sh', '-c', 'echo Initializing...; sleep 5']
      containers:
      - name: myapp
        image: myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 80
      volumeMounts:
      - name: my-storage
        mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: my-storage
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

 

위의 예시에서, my-service는 헤드리스 서비스로 설정되었고 my-statefulset의 각 파드는 my-service를 포함한 고유한 네트워크 ID를 갖게 된다(todo-db-0.my-service.default.svc.cluster.local). 초기화 컨테이너는 필요에 따라 이 네트워크 ID를 사용하여 특정 파드에 접근할 수 있습니다.

 

볼륨 클레임 템플릿으로 스토리지 요청

각 파드의 영구볼륨클레임마다 별도의 스토리지가 마운트되게 하기위해 volumeClaimTemplates 필드를 기술해야함

볼륨 클레임 템플릿을 포함한 스테이트풀셋을 배치하면 각 파드마다 영구볼륨 클레임이 생성되며 파드와 영구볼륨클레임이 연결됨. 예를 들어 파드 0이 대체되었다면 새로운 파드 0에도 기존 영구볼륨클레임이 사용됨

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: example-statefulset
spec:
  serviceName: "example"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: example
  template:
    metadata:
      labels:
        app: example
    spec:
      containers:
      - name: example
        image: example-image
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: example-storage
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: example-storage
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

 

 

주의점

스테이트풀셋은 애플리케이션에 안정적인 환경을 제공하는 것이 목적인 리소스라 업데이트에 있어서는 유연성이 다소 떨어짐.

볼륨 클레임을 추가하는 등의 변경이 있으면 기존 스테이트풀셋을 업데이트할 수 없음(경고 발생함)

 

예시) 기존 정의

 ... 생략 ...
 volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

 

여기서 아래처럼 스토리지 크기를 변경한다.

 ... 생략 ...
 volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi  # 변경 시도: 스토리지 크기 변경

 

이제 다시 이 yaml파일을 통해 스테이트풀셋을 배포하면 아래와 같은 경고가 뜸

The StatefulSet "web" is invalid: spec: Forbidden: updates to statefulset spec for fields other than 'replicas', 'template', and 'updateStrategy' are forbidden

 

그래서 이런 변경이 필요하다면 먼저 기존 스테이트풀셋을 삭제하고 다시 새로운 스테이트풀셋을 생성해야함

kubectl delete statefulset web --cascade=orphan   // 기존꺼 삭제

kubectl apply -f new-statefulset.yaml   // 다시 새로운거 생성