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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） 和 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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