k8s存储介绍（五）PV与PVC

在 Kubernetes（k8s）中，持久化存储（Persistent Storage）是一个非常重要的概念，因为 Pod 本身是无状态的，重启后会丢失数据。为了支持有状态应用，Kubernetes 提供了持久化存储的机制，主要包括 PV（Persistent Volume，持久卷）和 PVC（Persistent Volume Claim，持久卷声明）。

1. 什么是 PV 和 PVC？

PV（Persistent Volume，持久卷） Persistent Volume（PV）是由管理员创建的存储资源，它代表了集群中的实际存储，可以是本地存储、NFS、云存储（如 AWS EBS、Google Persistent Disk）等。PV 是集群级别的资源，不属于特定的命名空间。

PVC（Persistent Volume Claim，持久卷声明） Persistent Volume Claim（PVC）是用户（开发者或应用）请求存储资源的方式。PVC 代表了对存储的需求，比如存储大小、访问模式等。Kubernetes 通过 PVC 绑定到合适的 PV，以满足用户的需求。

2. PV 和 PVC 的工作流程

管理员创建 PV：管理员在集群中定义一个 PV，并指定存储类型、大小、访问模式等。
用户创建 PVC：应用程序需要存储时，用户创建 PVC，声明所需的存储资源。
Kubernetes 进行绑定：Kubernetes 根据 PVC 的请求寻找合适的 PV，并进行绑定。
Pod 挂载 PVC：Pod 使用 PVC 来挂载存储，应用程序可以像使用本地存储一样访问数据。

3. PV 的定义示例

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: standard
  hostPath:
    path: "/mnt/data"

字段解释：

capacity：指定存储容量，如 10Gi。
accessModes：访问模式，包括：
- ReadWriteOnce（RWO）：单个节点可读写。
- ReadOnlyMany（ROX）：多个节点只读。
- ReadWriteMany（RWX）：多个节点可读写。
persistentVolumeReclaimPolicy：回收策略：
- Retain（保留）：PV 释放后数据仍然保留。
- Recycle（回收）：简单删除数据。
- Delete（删除）：PV 释放后删除存储。
storageClassName：存储类，允许动态存储。
hostPath：表示本地存储路径。

4. PVC 的定义示例

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

字段解释：

accessModes：指定访问模式。
resources.requests.storage：请求的存储大小。
storageClassName：必须与 PV 的存储类匹配。

5. 在 Pod 中使用 PVC

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

说明：

volumeMounts：将 PVC 挂载到容器内的 /usr/share/nginx/html 目录。
volumes：引用 example-pvc 作为存储。

6. PV 绑定 PVC 的过程

管理员创建 PV，它可以是静态的或动态分配的。
用户创建 PVC，请求特定存储大小和访问模式。
Kubernetes 绑定 PVC 到合适的 PV。
Pod 挂载 PVC，并可以访问存储数据。

7. 应用场景

数据库存储：MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等数据库需要持久化存储，以防止数据丢失。
日志存储：应用日志需要持久化存储，以便分析和调试，即使 Pod 重新调度，日志仍然可用。
文件共享：多个 Pod 共享数据，如 NFS 或云存储，多个应用可同时访问相同数据。
机器学习：训练数据集通常很大，需要持久化存储，以供模型训练和分析。
CI/CD 持久化：在持续集成/持续部署（CI/CD）流程中，构建缓存或构件存储需要持久化数据。