【云原生篇】数据持久化之PV和PVC-摩杜云开发者社区

在 Kubernetes (K8s) 中，卷（Volume）、持久卷（Persistent Volume，PV）和持久卷声明（Persistent Volume Claim，PVC）是与数据存储和管理相关的重要概念，它们为容器提供了数据持久化和存储资源管理的能力。

Volume

概念

Kubernetes 中的 Volume 是附加到 Pod 中的一个或多个容器的存储区域。Volume 的生命周期与 Pod 绑定，它超出了单个容器的文件系统的限制，允许数据在容器重启后持久化，并且可以在 Pod 的多个容器之间共享。

核心特性

数据持久化：即使容器崩溃，Volume 中的数据也可以保留。
共享数据：Volume 可以被 Pod 中的多个容器挂载和访问。
多种 Volume 类型：Kubernetes 支持多种类型的 Volume，包括 hostPath（将节点上的文件系统挂载到 Pod 中）、configMap、secret、nfs、cloud storage（如 AWS EBS、GCP Persistent Disk 等）等。

使用场景

临时存储容器之间需要共享的数据。
存储日志或检查点数据，以便在容器重启后进行恢复。
挂载配置文件或敏感信息（通过 ConfigMap 或 Secret）。

Persistent Volume (PV)

概念

PV 是集群中预先配置的一段网络存储，它与 Volume 类似，但是具有独立于 Pod 生命周期的持久性。管理员可以提前配置一系列的 PV，或者通过 StorageClass 动态地创建。

核心特性

集群资源：PV 是集群级别的资源，类似于节点，独立于单个 Pod。
生命周期独立：PV 的生命周期独立于任何使用它的 Pod，这意味着删除 Pod 并不会导致 PV 中的数据丢失。
支持多种存储后端：可以是网络存储系统如 NFS、iSCSI 或特定云提供商的存储解决方案。

Persistent Volume Claim (PVC)

概念

PVC 是用户对存储的请求或声明，它类似于 Pod 对计算资源（CPU 和内存）的请求。Pod 通过 PVC 来请求存储资源，而无需了解背后的存储系统的复杂性。

核心特性

抽象化存储：PVC 为 Pod 和存储之间提供了一个抽象层，使得应用无需关心具体的存储细节。
动态存储分配：如果使用了支持动态分配的 StorageClass，当 PVC 被创建时，存储系统可以自动创建相应的 PV 来满足 PVC 的请求。
存储资源请求：可以请求特定大小和访问模式（如 ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany）的存储。

使用示例

# PersistentVolume 示例
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-example
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: standard
  nfs:
    path: /path/to/nfs
    server: 

# PersistentVolumeClaim 示例
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-example
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: standard

在这个例子中，PV pv-example 由管理员提前创建，它使用 NFS 作为存储后端。用户通过创建 PVC pvc-example 来请求存储资源，Kubernetes 会自动绑定符合条件的 PV 给这个 PVC，然后 Pod 可以通过引用 PVC 来使用这个存储资源。

通过使用 PV 和 PVC，Kubernetes 提供了灵活且强大的存储资源管理能力，使得应用可以以可移植的方式使用持久化数据。

在 Kubernetes 中，持久卷（Persistent Volume，简称 PV）和持久卷声明（Persistent Volume Claim，简称 PVC）之间的关系非常紧密，它们共同管理和抽象化了存储资源的使用。这种关系可以类比于计算资源中 Pod 和 Node 的关系，其中 PV 类似于 Node（提供资源），而 PVC 类似于 Pod（消耗资源）。以下是 PV 和 PVC 关系的几个关键点：

1. 抽象化和封装

PV 是集群中预先配置的或通过动态供给动态创建的一段网络存储空间。它封装了存储的细节，比如存储的实际类型（如 NFS、云存储等）、容量、存取模式等。
PVC 是用户对存储的请求或声明，它通过声明所需的存储容量和存取模式（如 ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany）来请求存储资源，但不需要关心具体的存储实现细节。

2. 资源请求与供给

用户创建 PVC 来请求存储资源，就像在 Pod 定义中请求计算资源（CPU 和内存）一样。PVC 定义了所需的存储容量和访问模式。
PV 是满足这些请求的存储资源，当 PVC 被创建时，Kubernetes 的控制平面会寻找一个符合 PVC 请求的 PV 并将其绑定给 PVC。一旦 PV 被 PVC 绑定，它就被该 PVC 独占，直到 PVC 被删除或手动解除绑定。

3. 生命周期管理

PV 的生命周期通常由管理员或动态供给系统管理，它独立于任何单个 PVC 的生命周期。PV 可以在没有被任何 PVC 使用时预先创建，等待绑定；也可以在 PVC 创建时动态供给。
PVC 的生命周期由用户管理，当 PVC 不再需要时，用户可以删除 PVC。根据 PV 的回收策略，相应的 PV 可以被删除、回收再利用或保持不变。

4. 动态供给

在动态供给的环境中，用户只需创建 PVC，存储系统会自动创建一个满足 PVC 请求的 PV。这大大简化了存储资源的管理，使得用户无需担心存储资源的预配问题。

总结

PV 和 PVC 之间的关系通过提供一个层次化和抽象化的接口来管理存储资源，使得用户可以灵活地请求所需的存储资源，而不必关心底层的存储细节。这种模型提高了 Kubernetes 应用的可移植性和灵活性，允许存储资源按需供给和回收，从而提高资源的利用率和管理效率。