在 Kubernetes（k8s）中，持久化存儲（Persistent Storage）是一個非常重要的概念，因為 Pod 本身是無狀態的，重啟后會丟失數據。為了支持有狀態應用，Kubernetes 提供了持久化存儲的機制，主要包括 PV（Persistent Volume，持久卷）和 PVC（Persistent Volume Claim，持久卷聲明）。

1. 什么是 PV 和 PVC？

PV（Persistent Volume，持久卷） Persistent Volume（PV）是由管理員創建的存儲資源，它代表了集群中的實際存儲，可以是本地存儲、NFS、云存儲（如 AWS EBS、Google Persistent Disk）等。PV 是集群級別的資源，不屬于特定的命名空間。

PVC（Persistent Volume Claim，持久卷聲明） Persistent Volume Claim（PVC）是用戶（開發者或應用）請求存儲資源的方式。PVC 代表了對存儲的需求，比如存儲大小、訪問模式等。Kubernetes 通過 PVC 綁定到合適的 PV，以滿足用戶的需求。

2. PV 和 PVC 的工作流程

1. 管理員創建 PV：管理員在集群中定義一個 PV，并指定存儲類型、大小、訪問模式等。

2. 用戶創建 PVC：應用程序需要存儲時，用戶創建 PVC，聲明所需的存儲資源。

3. Kubernetes 進行綁定：Kubernetes 根據 PVC 的請求尋找合適的 PV，并進行綁定。

4. Pod 掛載 PVC：Pod 使用 PVC 來掛載存儲，應用程序可以像使用本地存儲一樣訪問數據。

3. PV 的定義示例

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: example-pv
spec:capacity:storage: 10GiaccessModes:- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: RetainstorageClassName: standardhostPath:path: "/mnt/data"

字段解釋：

• capacity：指定存儲容量，如 10Gi。

• accessModes：訪問模式，包括：

  • ReadWriteOnce（RWO）：單個節點可讀寫。

  • ReadOnlyMany（ROX）：多個節點只讀。

  • ReadWriteMany（RWX）：多個節點可讀寫。

• persistentVolumeReclaimPolicy：回收策略：

  • Retain（保留）：PV 釋放后數據仍然保留。

  • Recycle（回收）：簡單刪除數據。

  • Delete（刪除）：PV 釋放后刪除存儲。

• storageClassName：存儲類，允許動態存儲。

• hostPath：表示本地存儲路徑。

4. PVC 的定義示例

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: example-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 5GistorageClassName: standard

字段解釋：

• accessModes：指定訪問模式。

• resources.requests.storage：請求的存儲大小。

• storageClassName：必須與 PV 的存儲類匹配。

5. 在 Pod 中使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: example-pod
spec:containers:- name: app-containerimage: nginxvolumeMounts:- mountPath: "/usr/share/nginx/html"name: storagevolumes:- name: storagepersistentVolumeClaim:claimName: example-pvc

說明：

• volumeMounts：將 PVC 掛載到容器內的 /usr/share/nginx/html 目錄。

• volumes：引用 example-pvc 作為存儲。

6. PV 綁定 PVC 的過程

1. 管理員創建 PV，它可以是靜態的或動態分配的。

2. 用戶創建 PVC，請求特定存儲大小和訪問模式。

3. Kubernetes 綁定 PVC 到合適的 PV。

4. Pod 掛載 PVC，并可以訪問存儲數據。

7. 應用場景

1. 數據庫存儲：MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等數據庫需要持久化存儲，以防止數據丟失。

2. 日志存儲：應用日志需要持久化存儲，以便分析和調試，即使 Pod 重新調度，日志仍然可用。

3. 文件共享：多個 Pod 共享數據，如 NFS 或云存儲，多個應用可同時訪問相同數據。

4. 機器學習：訓練數據集通常很大，需要持久化存儲，以供模型訓練和分析。

5. CI/CD 持久化：在持續集成/持續部署（CI/CD）流程中，構建緩存或構件存儲需要持久化數據。