StatefulSet + headless service 조합의 사용

StatefulSet + headless service 조합은 Kubernetes에서 PostgreSQL처럼 상태(stateful)를 가진 애플리케이션을 배포하고, 노드 간 안정적인 네트워크 ID를 제공하는 핵심 메커니즘입니다.

특히, PostgreSQL의 클러스터링 구성이나 장애조치(failover) 시 이 구조가 중요한 역할을 해요.

 

✅ 1. Headless Service란?

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: postgres
spec:
  clusterIP: None  # 👈 headless로 만듦
  selector:
    app: postgres
  ports:
    - port: 5432

 

📌 핵심 특징:

항목	설명
clusterIP: None	Cluster IP가 없음 → DNS 이름을 통해 개별 Pod의 IP 직접 조회 가능
목적	StatefulSet 각 Pod에 고정된 DNS 주소 제공
예시 DNS 주소	postgres-0.postgres.default.svc.cluster.local

 

✅ 2. StatefulSet 구성 시 headless 서비스는 어떻게 쓰이나?

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: postgres  # 👈 이 이름과 Headless Service가 매칭돼야 함
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: postgres:15

 

DNS 이름 자동 구성:

Pod 이름DNS 이름

postgres-0	postgres-0.postgres.default.svc.cluster.local
postgres-1	postgres-1.postgres.default.svc.cluster.local
postgres-2	postgres-2.postgres.default.svc.cluster.local

➡️ 각 Pod에 고정된 hostname이 DNS를 통해 접근 가능

이걸 통해 PostgreSQL 클러스터 내부에서 노드 간 통신을 안정적으로 할 수 있어요.

 

 

✅ 3. PostgreSQL 클러스터에서의 역할 (failover 포함)

PostgreSQL을 StatefulSet으로 구성할 때 보통 고가용성(HA)을 위해 아래 구성 중 하나를 사용합니다:

구성	설명
Patroni	leader election + automatic failover
Stolon	keeper/sentinel/proxy 구조의 자동 failover
Repmgr	primary-standby 감시 및 manual/automatic failover
CrunchyData Operator	production-grade operator, streaming replication 포함

 

이때 headless service는 다음과 같은 역할을 합니다:

🔁 Pod 간 replication 통신:

• Standby가 primary에게 연결할 때:
  psql -h postgres-0.postgres.default.svc.cluster.local

🔁 Failover 감시 및 리더 선출:

• Operator 또는 sidecar(Patroni 등)가 DNS를 통해 각 노드의 상태를 체크
• 리더 변경 시, Service 또는 ConfigMap을 업데이트

🔁 앱이 항상 리더를 찾을 수 있도록 하기:

• 일반 서비스(예: postgres-leader)는 리더 Pod를 가리킴 → 앱은 이걸 사용
• 내부적으로는 postgres-1.postgres.default.svc.cluster.local으로 바인딩됨

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💥 예시: Patroni 사용 시 구성

• StatefulSet + headless service + leader service
• 애플리케이션은 항상 postgres-leader.default.svc를 사용
• 내부적으로 leader service가 현재 리더 Pod를 선택적으로 가리킴
• 리더가 죽으면 Patroni가 새로운 리더를 선출하고 leader service selector를 수정

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✅ 요약

항목설명

Headless Service	StatefulSet의 각 Pod에 DNS 이름을 부여해 직접 접근 가능하게 함
사용 목적	Pod 간 연결, 고정된 주소 제공, 클러스터 통신 지원
Failover 시 활용	리더 선출/복구 후 앱이 새로운 리더에 접근하도록 지원
연동 도구	Patroni, Stolon, CrunchyData, Repmgr 등
예시 DNS	postgres-0.postgres.default.svc.cluster.local

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