K8S_Linux-k8s持久化存储-常见的StorageClass存储卷详解

# 1. Kubernetes持久化存储简介

Kubernetes是当今最流行的容器编排系统之一，它提供了许多功能强大的特性来管理容器化应用程序。其中，持久化存储是Kubernetes中一个非常重要的概念。在本章中，我们将介绍Kubernetes持久化存储的基本概念、必要性以及与传统存储不同之处。

## 1.1 什么是Kubernetes持久化存储

Kubernetes持久化存储是指在Kubernetes集群中，为应用程序提供持久化数据存储能力的机制。通过持久化存储，即使容器实例被重建或重新调度，数据仍然能够被保留下来，确保数据的持久性和可靠性。

## 1.2 为什么需要在Kubernetes中使用持久化存储

在容器化应用中，容器本身是短暂的，其文件系统和数据通常是临时的，当容器被删除或重新启动时，数据也会丢失。为了解决这一问题，需要将数据持久化存储到外部存储介质中，以保证数据的持久性。Kubernetes持久化存储为应用程序提供了一种方便而有效的持久化数据存储解决方案。

## 1.3 不同于传统存储的Kubernetes持久化存储优势

与传统存储相比，Kubernetes持久化存储具有以下优势：
- **弹性伸缩：** Kubernetes持久化存储可根据应用程序需求灵活调整存储容量。
- **自动化管理：** Kubernetes可以自动管理存储卷的创建、挂载、扩容等操作，简化了存储管理的复杂性。
- **容器化：** Kubernetes持久化存储与容器化应用完美结合，提供了一种便捷的方式来管理应用程序的持久化数据。

在下一章节中，我们将深入介绍在Linux上使用Kubernetes持久化存储的基础知识。

# 2. Linux上Kubernetes持久化存储基础知识

Kubernetes中的持久化存储是指将容器中的数据持久化保存到存储介质中，以便在容器重启或迁移时仍然可以访问到数据。在Kubernetes中，常见的持久化存储资源对象包括PersistentVolume（PV）、PersistentVolumeClaim（PVC）和StorageClass。接下来将详细介绍这些对象的概念和关系。

#### 2.1 Kubernetes中的存储资源对象介绍

在Kubernetes中，存储资源对象包括：
- **PersistentVolume（PV）**：是集群中的一块存储，可以是NFS、HostPath、AWS EBS等类型的存储。PV的定义描述了存储的类型、容量、访问模式等信息。
- **PersistentVolumeClaim（PVC）**：是Pod对存储的申请，它声明了需要的存储的容量和访问模式。PVC可以看作是对PV的预定，并且根据PVC的要求，Kubernetes会选择合适的PV来匹配。
- **StorageClass**：是用来动态创建PV和PVC的模板，可以指定不同类型的存储（如SSD、HDD）和不同的供应商（如AWS、Azure）。

#### 2.2 PV和PVC的概念及关系

PV和PVC是Kubernetes中的两个关键概念，它们之间的关系非常重要：

- **PV（PersistentVolume）**：它是集群中的一个存储资源，可以由集群管理员预先创建。PV具有独立于Pod的生命周期，因此它可以独立于Pod的创建和删除而存在。PV可以通过手动配置或动态Provisioning（由StorageClass控制）来创建。
- **PVC（PersistentVolumeClaim）**：是Pod对存储的申请，它指定了所需的存储容量和访问模式。Pod可以通过PVC来获取所需的存储资源。PVC最终会绑定到一个实际的PV上，从而实现Pod与存储资源的关联。

#### 2.3 StorageClass的作用和使用方法

StorageClass是用来动态创建PV的模板，它定义了动态分配存储的策略。

- **作用**：StorageClass允许管理员在集群中设置不同类型的存储供应商，并且允许用户动态地创建和删除PV和PVC。
- **使用方法**：通过定义StorageClass，用户可以在PVC中指定需要的存储类型，Kubernetes将自动根据StorageClass进行动态Provisioning，选择合适的PV来匹配PVC的需求。

以上是关于Kubernetes持久化存储基础知识的介绍，下一节将详细介绍常见的StorageClass存储卷类型。

# 3. 常见的StorageClass存储卷类型详解

Kubernetes中的StorageClass是一种用来定义持久化存储卷类型的资源对象，通过为应用程序提供统一的存储类别，可以更加灵活地管理存储资源。在实际应用中，有多种常见的StorageClass存储卷类型可以选择，以下将详细介绍这些存储卷类型的特点和用法。

### 3.1 NFS存储卷

NFS（Network File System）是一种基于网络的文件系统协议，可以实现文件在不同主机之间的共享和访问。在Kubernetes中，可以通过NFS存储卷实现多个Pod之间的文件共享，适用于需要在多个Pod之间共享数据的场景。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: /exported/path

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

**代码说明：**
- 定义了一个NFS类型的PersistentVolume（PV），指定了NFS服务器和路径，并设置了存储容量和访问模式。
- 创建了一个PersistentVolumeClaim（PVC）来申请NFS存储卷，指定了访问模式和存储容量。

### 3.2 HostPath存储卷

HostPath存储卷类型将宿主机的文件系统路径挂载到Pod中，用于在单个节点上共享数据或配置文件。需要注意的是，HostPath存储卷不具备跨节点访问和高可用性。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: hostpath-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /data

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

**代码说明：**
- 创建了一个HostPath类型的PV，将宿主机路径`/data`挂载到Pod中，并设置了存储容量和访问模式。
- 使用PersistentVolumeClaim来申请HostPath存储卷，指定了访问模式和存储容量。

### 3.3 Azure Disk存储卷

Azure Disk是Microsoft Azure云平台上的一种云硬盘类型，可以提供高可用性、持久性和可扩展性的存储。在Kubernetes中可以通过Azure Disk存储卷来实现Pod对Azure云硬盘的访问。