详解k8spv

一、k8spv介绍

k8spv全称为Kubernetes Persistent Volume，是Kubernetes（下文简称K8s）中用于访问持久化存储的一种API。在K8s中，容器的存储是临时性的，当容器退出时，所属的存储也会消失。针对于这种“一次性”的存储，K8s提供了Persistent Volume的机制，可以将数据从容器中分离出来，并将其持久化到其他的存储设备中。

Persistent Volume 可以看做是抽象出来的存储插槽，它代表了一段实际物理存储资源（比如磁盘卷或其他云存储），它提供了一种独立的、统一的方式来管理多个k8s pod中使用到的数据卷，从而使得存储管理变得更加的方便和高效。

二、k8spv的类型

在K8s中定义了多种不同类型的Persistent Volume，每种类型都有其特别的用途和实现方式。

1. HostPath类型

HostPath类型的Persistent Volume 直接使用节点上的文件系统来存储数据。这种存储方式适用于测试或独立的应用程序，但不建议在生产环境中使用。

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

2. GCEPersistentDisk类型

GCEPersistentDisk类型表示通过Google Compute Engine（GCE）提供的持久化磁盘，它可以用来存储K8s的数据卷，但只能适用于部署在GCE上的应用程序。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-gcepersistentdisk
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  gcePersistentDisk:
    pdName: my-data-disk
    fsType: ext4

3. NFS类型

NFS类型的Persistent Volume使用NFS协议实现共享存储，它可以让多个Pod之间共享同一组数据。NFS类型的Persistent Volume的PD需要先被正确指定。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    path: /var/nfs/data
    server: nfs.example.com

4. GlusterFS类型

GlusterFS类型的Persistent Volume使用GlusterFS作为卷的存储后端，这是一个开源的网络文件共享系统，它可以在多个节点之间共享数据。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-glusterfs
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  glusterfs:
    endpoints: glusterfs-cluster
    path: myvolume
    readOnly: false

5. iSCSI类型

iSCSI类型的 Persistent Volume可以连接到iSCSI Target，它是一种用TCP/IP协议传输SCSI指令的网络存储标准。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-iscsi
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  iscsi:
    targetPortal: 10.0.0.10:3260
    iqn: iqn.2001-04.com.example:storage.k8s.io
    lun: 0
    fsType: ext4

三、k8spv的使用

k8spv的使用分为三个步骤：

1. 创建 Persistent Volume

Persistent Volume 可以通过yaml文件的方式创建，如下所示:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec: 
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /mnt/nfs
    server: 192.168.0.1

2. 创建 Persistent Volume Claim

根据应用的需求，可以定义一个 Persistent Volume Claim (PVC) 来请求一个匹配的 PV。PVC可以通过yaml文件的方式定义，如下所示：

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

3. 在Pod中使用 Persistent Volume

在Pod的定义文件中，需要使用Volume和VolumeMount两个参数来使用 Persistent Volume，其中Volume参数定义了存储卷的名称和类型，VolumeMount参数定义了容器访问该存储卷的路径。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: mycontainer
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /data
      name: my-pv-storage
  volumes:
  - name: my-pv-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

四、k8spv的扩展

k8spv并不仅仅是上述这些已经被定义好的类型，通过扩展 k8spv，我们可以更好地满足我们的业务需求。

1. 自定义 Volume Plugin

如果你希望自己的存储后端被 K8s 支持，则需要自定义一个 Volume Plugin。通过Volume Plugin，可以使K8s支持新的存储卷类型。

2. StorageClass

StorageClass通过定义存储类型的参数，提供一个标准化的方式来管理PV。一个 StorageClass定义了一组参数，这些参数主要包括存储的类型、存储的大小等。通过 StorageClass，可以根据具体需求动态的使用 PV，从而更加灵活的管理数据。

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: my-storage-class
provisioner: my-provisioner.com
parameters:
  type: ssd

3. Volume Snapshot

Volume Snapshot 可以帮助用户创建存储卷的快照，用户可以基于此进行数据保护和恢复。通过Volume Snapshot，可以快速创建一个新的Persistent Volume，从而节省了很多比较耗时的工作。

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1alpha1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: my-snapshot
spec:
  snapshotClassName: my-snapshot-class
  source:
    kind: PersistentVolumeClaim
    name: my-pvc

五、总结

K8spv为我们提供了很好的数据存储管理方式，通过它我们可以更好地管理应用程序的状态数据，并保证数据不丢失。此外，由于K8s PV和PVC的使用非常简单，因此它也非常适合用于各种类型的企业级应用程序。