Volumes persistentes e reivindicações

Os Pods nascem e desaparecem, mas os dados da sua aplicação geralmente precisam permanecer. Pense em um banco de dados ou em arquivos enviados pelos usuários.

• Quando um Pod é reiniciado ou reagendado, todos os dados armazenados diretamente no sistema de arquivos do contêiner são perdidos.
• Essa natureza efêmera é adequada para aplicações sem estado, mas os dados críticos precisam de uma solução durável.
• O Kubernetes oferece um sistema avançado para gerenciar armazenamento persistente que sobrevive aos ciclos de vida dos Pods.

Um PersistentVolume (PV) é uma unidade de armazenamento no seu cluster Kubernetes.

• É um recurso cujo escopo é o cluster, o que significa que não pertence a nenhum namespace específico.
• Os PVs são provisionados por um administrador ou dinamicamente por uma StorageClass.
• Eles abstraem os detalhes da tecnologia de armazenamento subjacente (por exemplo, Google Persistent Disk, AWS EBS ou compartilhamento NFS).

Os PVs são definidos com detalhes como capacidade, modos de acesso e tipo de armazenamento. Este YAML descreve um PV usando um hostPath (para testes locais) com 5 Gigabytes de armazenamento.

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

Observação: hostPath normalmente é usado no desenvolvimento em um único nó e não é recomendado para produção.

Um PersistentVolumeClaim (PVC) é uma solicitação de armazenamento feita por um usuário ou uma aplicação dentro de um namespace específico.

• Os Pods não consomem PVs diretamente; eles solicitam armazenamento por meio de um PVC.
• Os PVCs têm escopo de namespace, portanto ficam dentro da área de um projeto ou de uma equipe específica.
• Eles especificam o tamanho desejado, os modos de acesso e, opcionalmente, uma classe de armazenamento.

O Kubernetes associa automaticamente um PVC a um PV disponível por meio de um processo chamado vinculação.

• Quando um PVC é criado, o Kubernetes procura um PV que atenda aos requisitos do PVC (tamanho, modos de acesso e classe de armazenamento).
• Quando um PV adequado é encontrado, os dois são "vinculados" em uma relação um para um.
• Essa vinculação garante que o PVC obtenha exatamente o armazenamento solicitado.

Os modos de acesso definem como o armazenamento pode ser montado e usado pelos Pods. Esses modos são solicitados pelos PVCs e compatíveis com os PVs:

• ReadWriteOnce (RWO): o volume pode ser montado para leitura e gravação por um único nó.
• ReadOnlyMany (ROX): o volume pode ser montado somente para leitura por vários nós.
• ReadWriteMany (RWX): o volume pode ser montado para leitura e gravação por vários nós.

A disponibilidade desses modos depende do provedor de armazenamento específico.

As Storage Classes permitem que os administradores descrevam "classes" de armazenamento (por exemplo, "fast-ssd" e "slow-hdd").

• Em vez de criar PVs manualmente, uma StorageClass pode provisionar um PV dinamicamente quando um PVC o solicita.
• Isso automatiza a criação de PVs com base em modelos predefinidos.
• O provisionamento do armazenamento fica separado do seu consumo, facilitando o uso pelos usuários.

Vamos criar um PVC que solicite 1 Gigabyte de armazenamento com acesso ReadWriteOnce. Esse PVC procurará um PV existente ou acionará o provisionamento dinâmico por meio de uma 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

Salve isso como pvc.yaml e aplique com kubectl apply -f pvc.yaml.

Depois que um PVC é vinculado, um Pod pode usá-lo fazendo referência ao nome do PVC na configuração do volume. O Pod não precisa conhecer o PV subjacente, apenas o 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

Esse Pod gravará um arquivo no volume persistente montado.

Você pode monitorar o status dos seus recursos de armazenamento persistente usando kubectl:

• Para ver todos os PVs: kubectl get pv
• Para ver todos os PVCs no seu namespace: kubectl get pvc
• Para obter informações detalhadas, incluindo status e eventos:
• kubectl describe pv <pv-name>
• kubectl describe pvc <pvc-name>

Certifique-se de que seus PVs estejam Bound e que os PVCs estejam Bound ao PV correto.

Um usuário quer implantar um banco de dados que precisa de 50 GB de armazenamento persistente. Qual recurso do Kubernetes representa diretamente a solicitação desse armazenamento feita pela aplicação do usuário?

Vimos como o Kubernetes gerencia o armazenamento durável das suas aplicações:

• PersistentVolumes (PVs) são recursos do cluster que representam o armazenamento real.
• PersistentVolumeClaims (PVCs) são solicitações de armazenamento feitas pelos usuários.
• O Kubernetes vincula os PVCs aos PVs adequados com base nos requisitos.
• Os modos de acesso definem como o armazenamento pode ser usado (RWO, ROX e RWX).
• As Storage Classes permitem o provisionamento dinâmico de PVs, automatizando a configuração.

Esse sistema garante que os dados da sua aplicação persistam mesmo quando os Pods são criados e encerrados, oferecendo confiabilidade para aplicações com estado.