Постоянные тома и заявки

Pod создаются и завершают работу, а данные приложения часто должны сохраняться. Например, это может быть база данных или файлы, загруженные пользователями.

• При перезапуске Pod или его переназначении любые данные, сохранённые непосредственно в файловой системе контейнера, теряются.
• Такая эфемерность подходит для приложений без состояния, но для важных данных требуется надёжное постоянное хранилище.
• Kubernetes предоставляет мощную систему управления постоянным хранилищем, которое переживает жизненный цикл Pod.

PersistentVolume (PV) — это часть хранилища в кластере Kubernetes.

• Это ресурс уровня кластера, то есть он не относится к конкретному пространству имён.
• PV подготавливаются администратором или динамически с помощью StorageClass.
• Они скрывают подробности технологии, лежащей в основе хранилища, например Google Persistent Disk, AWS EBS или общей папки NFS.

PV определяются такими параметрами, как ёмкость, режимы доступа и тип хранилища. В этом YAML-файле описан PV с использованием hostPath (для локального тестирования) и хранилищем объёмом 5 гигабайт.

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

Примечание: hostPath обычно используется при разработке для одного узла и не рекомендуется для рабочей среды.

PersistentVolumeClaim (PVC) — это запрос пользователя или приложения на хранилище в определённом пространстве имён.

• Pod не используют PV напрямую: они запрашивают хранилище через PVC.
• PVC относятся к определённому пространству имён, поэтому находятся в области конкретного проекта или команды.
• В них указываются желаемый размер, режимы доступа и, при необходимости, класс хранилища.

Kubernetes автоматически сопоставляет PVC с доступным PV посредством процесса, который называется связыванием.

• После создания PVC Kubernetes ищет PV, соответствующий требованиям PVC: размеру, режимам доступа и классу хранилища.
• Когда подходящий PV найден, они связываются в отношение «один к одному».
• Это связывание гарантирует, что PVC получит именно запрошенное хранилище.

Режимы доступа определяют, как хранилище может подключаться и использоваться Pod. Эти режимы запрашиваются PVC и поддерживаются PV:

• ReadWriteOnce (RWO): том можно подключить для чтения и записи на одном узле.
• ReadOnlyMany (ROX): том можно подключить только для чтения на нескольких узлах.
• ReadWriteMany (RWX): том можно подключить для чтения и записи на нескольких узлах.

Доступность этих режимов зависит от конкретного поставщика хранилища.

Классы хранилищ позволяют администраторам описывать «классы» хранилищ, например «fast-ssd» и «slow-hdd».

• Вместо ручного создания PV StorageClass может динамически подготовить PV, когда PVC запрашивает его.
• Это автоматизирует создание PV на основе заранее определённых шаблонов.
• Подготовка хранилища отделяется от его использования, что упрощает работу пользователей.

Создадим PVC, запрашивающий 1 гигабайт хранилища с доступом ReadWriteOnce. Этот PVC будет искать существующий PV или запустит динамическое выделение через 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

Сохраните это как pvc.yaml и примените с помощью команды kubectl apply -f pvc.yaml.

После связывания PVC Pod может использовать его, указав имя PVC в конфигурации тома. Pod не нужно знать о лежащем в основе PV — достаточно знать 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

Этот Pod запишет файл в подключённый постоянный том.

Вы можете отслеживать состояние ресурсов постоянного хранилища с помощью kubectl:

• Чтобы просмотреть все PV: kubectl get pv
• Чтобы просмотреть все PVC в своём пространстве имён: kubectl get pvc
• Чтобы получить подробные сведения, включая состояние и события:
• kubectl describe pv <pv-name>
• kubectl describe pvc <pvc-name>

Убедитесь, что ваши PV имеют состояние Bound, а PVC связаны (Bound) с правильным PV.

Пользователь хочет развернуть базу данных, которой требуется 50 ГБ постоянного хранилища. Какой ресурс Kubernetes непосредственно представляет запрос приложения пользователя на это хранилище?

Мы рассмотрели, как Kubernetes управляет надёжным хранилищем для Ваших приложений:

• PersistentVolumes (PVs) — это ресурсы кластера, представляющие фактическое хранилище.
• PersistentVolumeClaims (PVCs) — это пользовательские запросы на хранилище.
• Kubernetes связывает PVC с подходящими PV на основе требований.
• Режимы доступа определяют, как можно использовать хранилище (RWO, ROX, RWX).
• Классы хранилищ обеспечивают динамическую подготовку PV и автоматизируют настройку.

Эта система обеспечивает сохранность данных приложения, даже если Pod создаются и завершают работу, что повышает надёжность приложений с состоянием.