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Kubernetes存储系统概述

存储背景

在Kubernetes环境下，容器中的存储通常是临时的，这意味着Pod重启时内部数据会丢失。因此，实际应用中需要根据需求选择合适的存储方案：

Kubernetes存储系统提供了四个核心概念：Volume、PersistentVolume（PV）、PersistentVolumeClaim（PVC）和StorageClass。理解这些概念是掌握Kubernetes存储系统的关键。

Volumes

Volume是Kubernetes存储系统的基础抽象，支持多种存储类型，如本地存储、NFS、FC以及云存储（如AWS EFS、GCE Persistent Disk等）。Volume可以直接由Pod使用，也可以由PersistentVolume使用。

Volumes类型

• configMap：用于存储配置信息，通常用于读取配置文件。
• emptyDir：在Pod运行期间创建一个空文件夹，Pod移除时文件夹也会删除。
• hostPath：将Node节点的文件系统挂载到Pod中。
• local：代表一个本地存储设备，如磁盘或分区。
• nfs：代表网络文件系统（NFS）。
• persistentVolumeClaim：表示对PersistentVolume的请求。

emptyDir详解

emptyDir是Pod运行时创建的临时文件夹，具有以下特点：

• 生命周期：Pod运行时创建，Pod移除时删除。
• 容器退出：不会导致emptyDir删除。
• 默认存储位置：根据Node支持的介质（如磁盘、SSD或网络存储）存储。
• 特殊配置：可以将存储方式设置为内存，这样数据存储在内存中，Pod移除后数据丢失。

hostPath详解

hostPath用于将Node节点的文件系统挂载到Pod中，例如：

volumes:
- name: test-volume
  hostPath:
    path: /data
    type: Directory

local类型详解

local类型的Volume作为静态资源供PersistentVolume使用，不支持动态分配。其特点包括：

• 静态供给：无需动态分配。
• 节点亲和策略：可以通过节点亲和策略进行调度。
• 潜在问题：如果Node状态异常，可能导致Pod无法访问存储，影响可用性。

Persistent Volumes

Persistent Volumes（PV）是Kubernetes中独立于Pod的存储资源，具有以下特点：

Persistent Volumes的属性

• 容量：固定的存储容量。
• Volume Mode：支持文件系统模式（默认）和裸设备模式（1.9版本及以上）。
• 访问模式：支持读写、只读等模式。
• StorageClass：通过StorageClass描述存储类型，同类PV只能绑定到同类PVC。
• 重用策略：支持保留、删除和重用策略。

Persistent Volumes的状态

PV的状态包括：

• Available：未被使用。
• Bound：已绑定到PVC上。
• Released：PVC已删除，PV未被使用。
• Failed：动态分配失败，需手动回收。

Persistent Volume Claims（PVC）

PVC是用户对PV资源的请求，通过以下属性定义：

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: myclaim
spec:
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  volumeMode: Filesystem
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi
  storageClassName: slow
  selector:
    matchLabels:
      release: "stable"
    matchExpressions:
      - key: environment
        operator: In
        values: [dev]

PVC的重要属性

• 访问模式：如ReadWriteOnce、ReadOnlyMany等。
• Volume模式：如Filesystem或Raw。
• 资源请求：指定存储容量。
• 选择器：通过标签选择PV资源。
• StorageClass：指定使用的存储类型。

StorageClass

StorageClass为管理员提供了描述存储类型的方法，支持动态容量分配。例如：

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

总结

通过以上内容，可以了解Kubernetes存储系统的核心概念和使用方法。理解Volume、PV、PVC和StorageClass的关系，是掌握Kubernetes存储系统的关键。

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