深入剖析k8s中的存储

Posted 2023-03-14

参考技术A 本文是《深入剖析k8s》学习笔记的第四篇，主要对k8s中的存储数据卷进行分析和学习。

容器中的存储是不稳定的，一旦容器重启或者销毁，这些存储就都会丢失。所以真实使用场景下，都会以数据卷挂载的方式将外部存储应用到容器中，带来的好处就是：

在k8s中，如果要在容器中使用数据卷，需要像如下一个pod的yaml示例一样进行声明定义：

其中pod的定义中，声明使用了自定义名称为 my-volume 的数据卷，并且类型为emptyDir；k8s的volume支持多种数据类型，可以通过命令 kubectl explain pod.spec.volumes 来查看所有支持的volume类型，其中常用的类型及意义比较如下：

从工程分工角度上来说，存储的定义和声明应该由运维人员完成，开发人员只要使用即可。因此，为了避免将存储细节过度地暴露给开发人员，k8s才引进了Persistent Volume Claim(PVC)和Persistent Volume(PV)这两个API对象，同时也降低了开发人员使用存储卷的门槛。如此，开发人员只需要如下两步就能解决存储卷的使用问题：

那么开发人员声明的PVC到底使用的是什么存储卷呢，这个就由运维人员负责维护就行了，如下是一个PV的定义，开发人员了解即可：

为什么这个PV可以和上面的PVC绑定呢？只要符合如下的条件，k8s就会自动将它们绑定，绑定后，在PVC的配置文件中就能看到使用的数据卷就是该PV了。

总的来说，PVC和PV的关系就像是接口和实现的关系，PVC是接口定义，声明要使用什么，至于怎么实现，就是PV去完成的事情。如此解耦，使得开发和运维都能高效地搞定存储。

假设开发人员在创建好带有PVC的pod之后，且pod已经运行了，才发现运维还没有来得及创建对应的PVC或者PVC创建有问题，致使pod存储卷使用有问题该怎么办？只要运维及时创建对应的PV，k8s中的volume controller会循环遍历没有成功绑定PV的PVC，帮它们寻找合适的PV进行绑定。

一个k8s集群往往有很多开发团队在使用，开发会部署很多pod，如果这些pod都需要存储卷，运维人员就需要天天创建pv来满足开发人员pvc绑定的需求了，太浪费人力，所以这种重复工作就被k8s中的storageClass取代了。原先手动创建PV的方式被称为static provisioning，使用storageClass自动创建PV的方式被称为dynamic provisioning，storageClass其实就是PV的一个模板，其定义大致分为两个部分：

在开发人员创建PVC的时候，只要指定使用的storageClassName是如上定义和创建的my-storageclass，那么k8s就会根据该storageClass自动创建一个PV与该PVC绑定。