如何供应和绑定 Kubernetes 持久卷声明

简介

本教程将指导你了解 Kubernetes 持久卷、供应和绑定持久卷声明，以及将它们挂载到容器的过程。Kubernetes 持久卷提供了一种抽象底层存储实现的方法，使你的应用程序能够使用持久存储，而无需了解该存储是如何供应和管理的细节。

理解 Kubernetes 持久卷

Kubernetes 持久卷（PV）是一种为在 Kubernetes 集群中运行的应用程序提供持久存储的方式。PV 从底层存储实现中抽象出来，使你的应用程序能够使用存储，而无需了解该存储是如何供应和管理的细节。

PV 是一种 Kubernetes 资源，就像 Pod、服务和部署一样。它们代表集群中的一块存储，例如本地磁盘、NFS 共享或云存储卷。PV 具有独立于任何使用该存储的单个 Pod 的生命周期。

持久卷类型

Kubernetes 支持多种类型的持久卷，包括：

本地（Local）：由运行 Pod 的节点上的目录支持的卷。这对于需要快速、低延迟存储的应用程序很有用，但它的缺点是与特定节点绑定。
网络文件系统（NFS）：一种可由多个 Pod 访问的网络附加存储卷。
亚马逊弹性块存储（AWS EBS）：由 Amazon Elastic Block Store（EBS）卷支持的卷。
Azure 磁盘（Azure Disk）：由 Azure 磁盘支持的卷。
谷歌云平台持久磁盘（GCP PersistentDisk）：由 Google Compute Engine 持久磁盘支持的卷。

持久卷类型的选择取决于你的应用程序的需求，例如性能、耐用性和可用性要求。

持久卷访问模式

持久卷可以通过不同的方式访问，称为“访问模式”。可用的访问模式有：

读写一次（ReadWriteOnce，RWO）：该卷可以由单个节点以读写方式挂载。
只读多节点（ReadOnlyMany，ROX）：该卷可以由多个节点以只读方式挂载。
读写多节点（ReadWriteMany，RWX）：该卷可以由多个节点以读写方式挂载。

持久卷的访问模式决定了 Pod 如何使用它。

持久卷示例

这是 Kubernetes 清单中持久卷定义的一个示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /data/my-pv

此持久卷由运行 Pod 的节点上的一个目录支持。它的容量为 5 吉字节，并且可以由单个节点以读写模式访问。

供应和绑定持久卷声明

持久卷声明（PVC）是 Pod 在 Kubernetes 集群中请求存储的方式。PVC 指定了应用程序所需存储的大小、访问模式和其他参数。然后，Kubernetes 控制平面会找到一个合适的持久卷（PV）来绑定到该 PVC。

持久卷供应

持久卷可以通过两种方式进行供应：

静态供应：集群管理员手动创建 PV，然后 Pod 可以使用 PVC 来声明这些 PV。
动态供应：当创建 PVC 时，Kubernetes 可以使用存储类自动创建 PV。存储类指定要供应的存储类型和其他参数。

这是一个存储类定义的示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-standard
  fstype: ext4
  encrypted: "true"

此存储类供应具有 pd-standard 类型、ext4 文件系统且启用了加密的 Google Compute Engine 持久磁盘。

持久卷绑定

当 Pod 创建一个 PVC 时，Kubernetes 会找到一个合适的 PV 来绑定到该声明。绑定过程如下：

PVC 使用特定参数（大小、访问模式等）请求存储。
Kubernetes 搜索与 PVC 要求匹配的 PV。
如果找到匹配的 PV，则将其绑定到 PVC。
如果未找到匹配的 PV，并且启用了动态供应，则会创建一个新的 PV 并将其绑定到 PVC。

这是一个持久卷声明的示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

此 PVC 请求一个 5 吉字节的卷，该卷可以由单个节点以读写模式访问。

将持久卷挂载到容器

一旦持久卷声明（PVC）绑定到了持久卷（PV），接下来的步骤就是将存储挂载到 Pod 中的容器上。这是通过 Pod 规范中的 volumeMounts 字段来完成的。

在 Pod 中挂载卷

这是一个将 PVC 挂载到容器的 Pod 示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-app
spec:
  containers:
    - name: my-container
      image: my-app:v1
      volumeMounts:
        - name: my-storage
          mountPath: /data
  volumes:
    - name: my-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-pvc

在此示例中，Pod 有一个单独的容器，它将来自 my-pvc PVC 的存储挂载到容器内的 /data 目录。

Pod 规范的 volumes 部分定义了可以挂载的卷源，在这种情况下是一个持久卷声明。容器规范中的 volumeMounts 部分告诉 Kubernetes 在容器内何处挂载该卷。

卷生命周期

持久卷具有独立于使用它们的 Pod 的生命周期。当 Pod 被删除时，底层的 PV 不会自动删除。这使得即使 Pod 被重新创建或重新调度到不同的节点，数据也能持久保存。

但是，当 PVC 被删除时，根据在 PV 上设置的回收策略，关联的 PV 可以被自动删除、保留或回收利用。

卷权限

默认情况下，Kubernetes 以与底层存储相同的权限挂载卷。在某些情况下，你可能需要在挂载的卷上设置特定的权限，例如可以访问数据的用户或组。这可以通过 Pod 规范中的 fsGroup 和 runAsUser 字段来完成。

总体而言，在 Kubernetes 中将持久卷挂载到容器提供了一种在单个 Pod 的生命周期之外持久保存数据的方法，使你的应用程序能够维护状态并访问所需的数据。

总结

在本教程中，你了解了 Kubernetes 持久卷、支持的不同类型的持久卷以及可用的访问模式。你还学习了如何供应和绑定持久卷声明，并将它们挂载到你的容器。通过理解和使用持久卷，你可以确保你的应用程序能够访问持久存储，而不管你的 Kubernetes 集群中的底层存储实现如何。