简述Kubernetes PV和PVC?

八股文_Kubernetes 0 12

参考回答

在 Kubernetes 中，Persistent Volume (PV) 和 Persistent Volume Claim (PVC) 是两种用来管理持久化存储的资源类型。

Persistent Volume (PV)：
- PV 是集群中管理员预先配置的存储资源，它是集群的存储资源池，可能是本地磁盘、网络文件系统（NFS）、云存储（如 AWS EBS、GCE 持久磁盘）等。
- PV 是一个具体的存储资源实例，具有大小、访问模式（如读写权限）和存储类等属性。管理员可以手动创建 PV，或者使用存储类来动态配置 PV。
- PV 的生命周期由管理员控制，通常会由 Kubernetes 调度系统来绑定到 PVC。
Persistent Volume Claim (PVC)：
- PVC 是用户或 Pod 向 Kubernetes 请求存储资源的方式。它描述了用户对存储的需求，例如存储大小、访问模式等。
- PVC 实际上是对 PV 的请求。当 PVC 被创建时，Kubernetes 会寻找与其匹配的 PV。如果找到合适的 PV，Kubernetes 会自动将 PVC 和 PV 绑定；如果没有合适的 PV，PVC 会处于挂起状态，直到满足条件为止。
- PVC 可以通过 Kubernetes 的 StorageClass 自动动态创建 PV。PVC 的生命周期由 Pod 控制，当 Pod 被删除时，PVC 也会被删除。

详细讲解与拓展

1. Persistent Volume (PV)

PV 是一种集群级别的存储资源，它代表了一块实际的存储。管理员需要事先创建 PV 并将其暴露给 Kubernetes 集群中的 Pod 使用。PV 的定义包括：

容量：定义了存储的大小，例如 5Gi、100Gi 等。
访问模式：定义了存储的访问权限。常见的访问模式有：
- ReadWriteOnce (RWO)：一个节点上的 Pod 可以读写该存储卷。
- ReadOnlyMany (ROX)：多个节点上的 Pod 可以读取该存储卷。
- ReadWriteMany (RWX)：多个节点上的 Pod 可以读写该存储卷。
存储类（StorageClass）：PV 可以与特定的存储类关联，存储类指定了 PV 使用的存储类型（例如，AWS EBS、GCE Persistent Disk、Ceph 等）。

PV 定义的 YAML 示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: standard
  hostPath:
    path: /mnt/data

在这个示例中，定义了一个 5Gi 的存储卷，访问模式为 ReadWriteOnce，并指定了 hostPath（该 PV 存储在本地磁盘上）。

2. Persistent Volume Claim (PVC)

PVC 是用户对持久化存储的请求。Pod 会通过 PVC 来请求存储资源。PVC 定义了用户所需存储的要求，包括大小、访问模式等。PVC 不关心底层存储的类型，Kubernetes 会自动根据 PVC 的请求选择一个合适的 PV。

PVC 定义的 YAML 示例：

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

在这个示例中，PVC 请求了一个 5Gi 的存储，访问模式为 ReadWriteOnce，并指定了 storageClassName 为 standard。

3. PV 和 PVC 的绑定机制

当 PVC 被创建时，Kubernetes 会自动搜索符合 PVC 请求的 PV。PVC 中的 storageClassName 和 accessModes 需要与 PV 的设置匹配。
如果找到一个匹配的 PV，Kubernetes 会将该 PVC 和 PV 绑定在一起。
如果没有合适的 PV，PVC 会处于“Pending”状态，直到有符合要求的 PV 可用。
在动态供应场景下，Kubernetes 可以通过 StorageClass 自动创建 PV 来满足 PVC 的需求。这样，管理员可以预先定义不同存储类型的存储类，Kubernetes 根据 PVC 请求的 storageClassName 来自动选择合适的存储后端。

4. StorageClass

StorageClass 是一个用于动态创建 PV 的资源类型。它定义了存储的供应方式和配置。存储类允许管理员为不同类型的存储配置不同的存储后端。例如，可以定义一个存储类用于创建云存储卷（如 AWS EBS），另一个存储类用于本地存储卷。

StorageClass 的 YAML 示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2

此示例定义了一个 StorageClass，它使用 AWS EBS（Elastic Block Store）来动态创建存储卷。

5. PV 和 PVC 生命周期

PV 的生命周期是由管理员管理的，管理员可以控制 PV 的创建、配置和删除。当一个 PVC 绑定到 PV 后，PV 会进入“Bound”状态，并且 PVC 和 PV 的生命周期会联动。当 PVC 被删除时，PV 的状态将由“Bound”变为“Released”。
PVC 的生命周期由 Pod 控制。当 Pod 使用 PVC 绑定的存储时，PVC 会一直存在，直到 Pod 被删除。PVC 可以选择保留（Retain）、回收（Recycle）或删除（Delete）与其绑定的 PV。

6. 持久化存储的管理

动态供应：通过 StorageClass，管理员可以启用动态供应功能，这样在没有预先配置 PV 的情况下，Kubernetes 可以根据 PVC 的请求自动创建 PV。这对于那些需要弹性存储管理的场景非常有用。
资源隔离：通过 PV 和 PVC，Kubernetes 提供了更强大的存储资源管理和隔离能力。每个 Pod 可以独立地请求所需的存储，不必依赖管理员事先配置的存储。

总结

Persistent Volume (PV) 和 Persistent Volume Claim (PVC) 是 Kubernetes 中用于管理持久化存储的关键机制。PV 是集群中的实际存储资源，PVC 是用户对存储资源的请求，Kubernetes 根据 PVC 的请求来匹配和绑定合适的 PV。通过这种机制，Kubernetes 实现了存储资源的抽象化和动态管理，使得存储的管理更加灵活和自动化。同时，StorageClass 提供了对不同存储类型的支持，实现了存储资源的弹性供应。