前言

Kubernetes（K8s）是一个强大的容器编排平台，为容器化应用程序提供了许多关键功能，包括持久化存储。在K8s中，Persistent Volume（PV）是一个核心对象，用于抽象和管理集群中的持久化存储资源。本文将深入研究K8s中的Persistent Volume的概念、工作原理，并通过详细的示例演示如何配置和使用Persistent Volume。

什么是Persistent Volume？

在容器化应用中，Pod的生命周期是短暂的，当Pod终止时，其中的数据通常也会被销毁。为了解决这个问题，Kubernetes引入了Persistent Volume（PV）的概念。PV是集群中的一块持久化存储，它独立于Pod存在，可以被多个Pod共享，并且在Pod终止后仍然保留数据。

PV允许开发者将数据存储和Pod解耦，提供了一种灵活且可靠的存储解决方案。PV的生命周期与Pod无关，可以手动配置也可以使用动态存储类（StorageClass）来动态创建。
Persistent Volume的基本结构

PV有一些基本的属性和状态，这些属性决定了PV的可用性和使用方式。

Access Modes（访问模式）

PV支持不同的访问模式，它定义了Pod如何与PV进行交互。主要有以下三种访问模式：

  • ReadWriteOnce（RWO）： 读写模式，只能被单个Pod挂载为读写模式。
  • ReadOnlyMany（ROX）： 只读模式，可以被多个Pod挂载为只读模式。
  • ReadWriteMany（RWX）： 读写模式，可以被多个Pod挂载为读写模式。

Storage Class（存储类）

Storage Class是一种动态创建PV的机制，它定义了PV的属性，包括存储类型、访问模式等。Storage Class可以根据需求动态地创建PV，使得存储的管理更加灵活。

Capacity（容量）

PV的容量定义了可以存储的数据量，以GiB或TiB为单位。Pod可以使用PV上的所有容量，但不会超过PV的限制。

Reclaim Policy（回收策略）

Reclaim Policy定义了当PV释放后的行为。主要有以下三种策略：

  • Retain： 保留，PV的数据会被保留，需要手动清理。
  • Recycle： 回收，PV的数据会被清空，重新变为可用状态。
  • Delete： 删除，PV的数据会被删除，PV也会被删除。

Persistent Volume的使用示例

为了更好地理解Persistent Volume的使用，以下是一个详细的示例，涉及PV的手动创建和使用。

步骤1：创建Persistent Volume

首先，我们创建一个PV，指定其访问模式、容量、回收策略等属性。

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  hostPath:
    path: "/mnt/data"

在这个例子中，我们创建了一个1Gi容量的PV，使用了ReadWriteOnce的访问模式，并指定了Retain的回收策略。PV的存储类为manual，表示这是一个手动创建的PV。PV的存储路径为/mnt/data。

步骤2：创建Persistent Volume Claim

PV只是存储资源的定义，要在Pod中使用这些资源，我们需要创建一个Persistent Volume Claim（PVC）。

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: manual
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

在这个例子中，我们创建了一个PVC，请求1Gi容量，并指定了ReadWriteOnce的访问模式和manual的存储类。

步骤3：创建Pod

最后，我们创建一个Pod，并将PVC挂载到Pod的路径中。

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: my-storage
      mountPath: "/usr/share/nginx/html"
  volumes:
  - name: my-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

这个Pod使用了Nginx镜像，并将PVC挂载到了/usr/share/nginx/html路径。这样，Pod就能够访问并写入PV中的持久化数据。

步骤4：验证

通过访问Pod中挂载的路径，我们可以验证数据是否能够持久化。

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kubectl exec -it my-pod -- /bin/sh
# 在Pod中执行以下命令
echo "Hello, Persistent Volume!" > /usr/share/nginx/html/index.html
exit

通过访问PV的存储路径，我们也可以验证数据是否持久化。

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cat /mnt/data/index.html

总结

通过本文的详细介绍和示例演示，我们深入了解了Kubernetes中的Persistent Volume。PV作为K8s中持久化存储的抽象，提供了一种灵活、可靠的方式来处理容器中的持久性数据。