Kubernetes 中 PV 与 PVC 实现持久化存储的方法及方案选择

前言

在 Kubernetes 中,Pod 是最基本的单位,而 Pod 内容的存在往往是短暂的。一旦 Pod 被删除或终止,Pod 中所持有的数据也会随之被删除,因此需要对 Pod 中的数据进行持久化存储。在 Kubernetes 中,主要通过 PV(PersistentVolume)PVC(PersistentVolumeClaim) 两种资源来实现持久化存储。

PV 和 PVC 旨在将存储和计算资源分离。PV 在集群中表示实际存储资源,PVC 是集群中 Pod 对 PV 的请求和声明。PVC 将 Pod 对 PV 的请求和实际的存储资源进行连接。

PV 和 PVC 资源类型

PV(PersistentVolume)

PV 是集群中的的资源,与 Pod 类似,它也有自己的 API 对象。PV 可以作为集群资源,被多个 Pod 使用。PV 的状态可以通过以下状态表达:

  • Available:PV 没有被绑定到任何的 PVC 上面,可以使用。
  • Bound:PV 已经被绑定到一个 PVC 上了。
  • Released:PVC 释放了对 PV 的使用权,这个 PV 上面的数据还被保留着。
  • Failed:PV 的持久化存储了有问题,数据已经无法被访问。

PVC(PersistentVolumeClaim)

PVC 是声明所需存储资源的资源。PVC 描述了 Pod 对存储的需求,并可以请求固定类型的 PV。PVC 的状态可以通过以下状态表达:

  • Pending:PVC 还没有找到匹配的 PV。
  • Bound:PVC 已经绑定到一个 PV 上。
  • Lost:PVC 与绑定的 PV 断开连接。

PV 的声明

声明一个 PV 需要以下信息:

  • size:PV 的大小。
  • accessModes:PV 的访问模式,这里是一个有序的访问模式,比如 ReadWriteOnce、ReadOnlyMany 或 ReadWriteMany。
  • storageClassName:用来创建该 PV 的 StorageClass 的名称。
  • parameters:PV 创建的参数。

PV 的声明示例代码如下所示:

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上述代码创建了一个名为 example-pv 的 PV,其大小为 100MiByte,访问模式为 ReadWriteOnce,使用 hostPath 进行存储。

PVC 的声明

声明一个 PVC 需要以下信息:

  • accessModes:PVC 要求的访问模式,与 PV 的访问模式相对应。
  • storageClassName:要创建的 PVC 的 StorageClass 的名称。
  • resources:要求的最小存储容量大小。

PVC 的声明示例代码如下所示:

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      -------- -----

上述代码创建了一个名为 example-pvc 的 PVC,其要求的访问模式为 ReadWriteOnce,要求的最小存储容量大小为 100MiByte。

Kubeernetes 中 PV 和 PVC 的使用方法

手动管理 PV 和 PVC

手动管理 PV 和 PVC 是最基本的管理方式,但也是最繁琐的。对于使用多个 PVC 和 PV 的应用程序,这种方式的管理难度会很大。

在手动管理 PV 和 PVC 时,需要创建相应的 PV 和 PVC,然后将 PVC 绑定到 PV 上。在绑定后,Pod 就可以使用它的 volumeMounts 连接到 PVC 绑定的 PV 进行数据访问。当 Pod 或 PVC 不再需要使用 PV 时,需要在 YAML 文件中更新相应的状态。

动态管理 PV 和 PVC

动态管理 PV 和 PVC 是自动管理 PV 和 PVC 的一种方法。在 PV 的声明中,StorageClass 用来描述所需的 PVC 类型。StorageClass 会为用户分配一个相应的 PV,并且与 PVC 进行绑定。

当创建 PVC 时,可以在使用 StorageClass 的详情中描述所需的存储资源。Kubernetes 会自动管理 PV 和 PVC 的生命周期,用户只需使用相应的 volumeMounts 就可以连接到 PVC 绑定的 PV 进行数据访问。

PV 和 PVC 的 Recyclers 和 Cleaners

  • Recyclers:负责删除 PVC 并清除 PV 上的数据。
  • Cleaners:负责处理未清除的临时文件,字节和 Pod 输出。

结论

本文主要介绍了在 Kubernetes 中使用 PV 和 PVC 实现持久化存储的方法和方案选择。我们可以通过手动管理或者动态管理 PV 和 PVC,来满足不同的需求。另外在实践过程中,我们可以在 PV 和 PVC 的声明中,定义相应的 Recyclers 和 Cleaners,来更好的管理 PV 和 PVC。

Kubernetes 提供了持久化存储的支持,为分布式架构提供了更好的应用部署和可靠性,使得容器化的应用程序更加灵活和高效。

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