وحدات التخزين الدائمة ومطالباتها

تُنشأ Pods وتنتهي، لكن بيانات تطبيقكم غالبًا ما تحتاج إلى البقاء، مثل قاعدة بيانات أو ملفات يحمّلها المستخدمون.

• عند إعادة تشغيل Pod أو إعادة جدولتها، تُفقد أي بيانات مخزنة مباشرةً داخل نظام ملفات الحاوية.
• تُعد هذه الطبيعة المؤقتة مناسبة للتطبيقات عديمة الحالة، لكن البيانات المهمة تحتاج إلى حل دائم.
• يوفر Kubernetes نظامًا قويًا لإدارة التخزين الدائم الذي يظل موجودًا طوال دورات حياة Pods.

إن PersistentVolume (PV) هو جزء من مساحة التخزين داخل عنقود Kubernetes.

• إنه مورد على مستوى العنقود، أي إنه لا ينتمي إلى مساحة أسماء محددة.
• يُوفّر المسؤولون PVs، أو يُوفّرها StorageClass ديناميكيًا.
• تجرّد PVs تفاصيل تقنية التخزين الأساسية، مثل Google Persistent Disk وAWS EBS ومشاركة NFS.

تُعرّف PVs بتفاصيل مثل السعة وأنماط الوصول ونوع التخزين. يصف ملف YAML هذا PV يستخدم hostPath (للاختبار المحلي) بسعة تخزين قدرها 5 غيغابايت.

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

ملاحظة: يُستخدم hostPath عادةً للتطوير على عقدة واحدة، ولا يُنصح به في بيئات الإنتاج.

إن PersistentVolumeClaim (PVC) هو طلب للحصول على مساحة تخزين يقدمه مستخدم أو تطبيق داخل مساحة أسماء محددة.

• لا تستهلك Pods وحدات PV مباشرةً؛ بل تطلب مساحة التخزين من خلال PVC.
• تكون PVCs محددة النطاق بمساحة الأسماء، لذا توجد داخل مساحة مشروع أو فريق محددة.
• تحدد الحجم المطلوب وأنماط الوصول، ويمكنها اختياريًا تحديد فئة تخزين.

يطابق Kubernetes تلقائيًا بين PVC وPV متاح من خلال عملية تُسمى binding.

• عند إنشاء PVC، يبحث Kubernetes عن PV يستوفي متطلبات PVC، مثل الحجم وأنماط الوصول وفئة التخزين.
• بمجرد العثور على PV مناسب، يتم "ربطهما" معًا في علاقة واحد لواحد.
• يضمن هذا الربط حصول PVC على مساحة التخزين المحددة التي طلبها.

تحدد أنماط الوصول كيفية تحميل مساحة التخزين واستخدامها بواسطة Pods. تطلب PVCs هذه الأنماط وتدعمها PVs:

• ReadWriteOnce (RWO): يمكن تحميل وحدة التخزين للقراءة والكتابة بواسطة عقدة واحدة.
• ReadOnlyMany (ROX): يمكن تحميل وحدة التخزين للقراءة فقط بواسطة عدة عقد.
• ReadWriteMany (RWX): يمكن تحميل وحدة التخزين للقراءة والكتابة بواسطة عدة عقد.

يعتمد توفر هذه الأنماط على موفر التخزين المحدد.

توفر Storage Classes طريقة للمسؤولين لوصف "فئات" التخزين، مثل "fast-ssd" و"slow-hdd".

• بدلًا من إنشاء PVs يدويًا، يمكن لـ StorageClass توفير PV ديناميكيًا عند طلب PVC له.
• تؤتمت هذه العملية إنشاء PVs استنادًا إلى قوالب محددة مسبقًا.
• وتفصل بين توفير التخزين واستهلاكه، مما يسهل الأمر على المستخدمين.

لننشئ PVC يطلب غيغابايت واحدًا من مساحة التخزين مع وصول ReadWriteOnce. سيبحث هذا PVC عن PV موجود أو يُفعّل التوفير الديناميكي عبر StorageClass.

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-app-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: standard # Optional: if you have a 'standard' StorageClass

احفظوا هذا الملف باسم pvc.yaml وطبّقوه باستخدام kubectl apply -f pvc.yaml.

بعد ربط PVC، يمكن لـ Pod استخدامه من خلال الإشارة إلى اسم PVC في إعداد وحدة التخزين الخاصة به. ولا يحتاج Pod إلى معرفة PV الأساسية، بل يحتاج فقط إلى معرفة PVC.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-data-pod
spec:
  containers:
    - name: data-container
      image: busybox
      command: ["/bin/sh", "-c", "echo 'Hello from CoddyKit!' > /mnt/data/hello.txt && sleep 3600"]
      volumeMounts:
        - name: persistent-storage
          mountPath: /mnt/data
  volumes:
    - name: persistent-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-app-pvc

سيكتب هذا Pod ملفًا في وحدة التخزين الدائمة المُحمّلة.

يمكنكم مراقبة حالة موارد التخزين الدائم باستخدام kubectl:

• لعرض جميع PVs: kubectl get pv
• لعرض جميع PVCs في مساحة الأسماء الخاصة بكم: kubectl get pvc
• للحصول على معلومات تفصيلية، بما في ذلك الحالة والأحداث:
• kubectl describe pv <pv-name>
• kubectl describe pvc <pvc-name>

تأكدوا من أن حالة PVs هي Bound وأن PVCs مرتبطة بـ PV الصحيح وحالتها Bound.

يريد أحد المستخدمين نشر قاعدة بيانات تحتاج إلى 50 غيغابايت من مساحة التخزين الدائمة. ما مورد Kubernetes الذي يمثل مباشرةً طلب تطبيق المستخدم لهذه المساحة؟

لقد استعرضنا كيفية إدارة Kubernetes للتخزين الدائم لتطبيقاتكم:

• إن PersistentVolumes (PVs) موارد على مستوى العنقود، وتمثل مساحة التخزين الفعلية.
• إن PersistentVolumeClaims (PVCs) طلبات المستخدمين للحصول على مساحة تخزين.
• يربط Kubernetes بين PVCs وPVs المناسبة استنادًا إلى المتطلبات.
• تحدد أنماط الوصول كيفية استخدام مساحة التخزين (RWO وROX وRWX).
• تتيح Storage Classes التوفير الديناميكي لـ PVs، مما يؤتمت الإعداد.

يضمن هذا النظام استمرار بيانات التطبيق حتى مع توقف Pods وبدء تشغيلها، مما يوفر الموثوقية للتطبيقات ذات الحالة.