詳解k8spv

一、k8spv介紹

k8spv全稱為Kubernetes Persistent Volume，是Kubernetes（下文簡稱K8s）中用於訪問持久化存儲的一種API。在K8s中，容器的存儲是臨時性的，當容器退出時，所屬的存儲也會消失。針對於這種「一次性」的存儲，K8s提供了Persistent Volume的機制，可以將數據從容器中分離出來，並將其持久化到其他的存儲設備中。

Persistent Volume 可以看做是抽象出來的存儲插槽，它代表了一段實際物理存儲資源（比如磁盤卷或其他雲存儲），它提供了一種獨立的、統一的方式來管理多個k8s pod中使用到的數據卷，從而使得存儲管理變得更加的方便和高效。

二、k8spv的類型

在K8s中定義了多種不同類型的Persistent Volume，每種類型都有其特別的用途和實現方式。

1. HostPath類型

HostPath類型的Persistent Volume 直接使用節點上的文件系統來存儲數據。這種存儲方式適用於測試或獨立的應用程序，但不建議在生產環境中使用。

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

2. GCEPersistentDisk類型

GCEPersistentDisk類型表示通過Google Compute Engine（GCE）提供的持久化磁盤，它可以用來存儲K8s的數據卷，但只能適用於部署在GCE上的應用程序。

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

3. NFS類型

NFS類型的Persistent Volume使用NFS協議實現共享存儲，它可以讓多個Pod之間共享同一組數據。NFS類型的Persistent Volume的PD需要先被正確指定。

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類型

GlusterFS類型的Persistent Volume使用GlusterFS作為卷的存儲後端，這是一個開源的網絡文件共享系統，它可以在多個節點之間共享數據。

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

5. iSCSI類型

iSCSI類型的 Persistent Volume可以連接到iSCSI Target，它是一種用TCP/IP協議傳輸SCSI指令的網絡存儲標準。

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的使用分為三個步驟：

1. 創建 Persistent Volume

Persistent Volume 可以通過yaml文件的方式創建，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. 創建 Persistent Volume Claim

根據應用的需求，可以定義一個 Persistent Volume Claim (PVC) 來請求一個匹配的 PV。PVC可以通過yaml文件的方式定義，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的定義文件中，需要使用Volume和VolumeMount兩個參數來使用 Persistent Volume，其中Volume參數定義了存儲卷的名稱和類型，VolumeMount參數定義了容器訪問該存儲卷的路徑。

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的擴展

k8spv並不僅僅是上述這些已經被定義好的類型，通過擴展 k8spv，我們可以更好地滿足我們的業務需求。

1. 自定義 Volume Plugin

如果你希望自己的存儲後端被 K8s 支持，則需要自定義一個 Volume Plugin。通過Volume Plugin，可以使K8s支持新的存儲卷類型。

2. StorageClass

StorageClass通過定義存儲類型的參數，提供一個標準化的方式來管理PV。一個 StorageClass定義了一組參數，這些參數主要包括存儲的類型、存儲的大小等。通過 StorageClass，可以根據具體需求動態的使用 PV，從而更加靈活的管理數據。

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

3. Volume Snapshot

Volume Snapshot 可以幫助用戶創建存儲卷的快照，用戶可以基於此進行數據保護和恢復。通過Volume Snapshot，可以快速創建一個新的Persistent Volume，從而節省了很多比較耗時的工作。

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

五、總結

K8spv為我們提供了很好的數據存儲管理方式，通過它我們可以更好地管理應用程序的狀態數據，並保證數據不丟失。此外，由於K8s PV和PVC的使用非常簡單，因此它也非常適合用於各種類型的企業級應用程序。