Container Service for Kubernetes：儲存基礎知識

PV（PersistentVolume）

PV持久化儲存卷，表示具體儲存類型的卷，用於定義儲存實現的細節，例如，具體儲存類型、儲存卷參數，目標儲存資源所有相關的資訊都儲存在PV中，Kubernetes引用PV中的儲存資訊進行掛載。您可以直接建立PV，通過靜態卷的方式掛載，也可以建立StorageClass，由CSI的Provisioner組件動態建立PV進行掛載。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-example
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi # 容量大小可以根據實際雲端硬碟大小填寫
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  csi:
    driver: diskplugin.csi.alibabacloud.com
    volumeHandle: <雲端硬碟ID>
  volumeMode: Filesystem

PVC（PersistentVolumeClaim）

PVC儲存聲明，表示Pod所需使用的持久化儲存請求。例如，Volume儲存大小、可讀寫權限等。PVC申請會消耗PV儲存資源。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-example
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
  volumeName: pv-example

PV和PVC使用說明

PVC與PV是一一對應關係，不能一個PVC掛載多個PV，也不能一個PV掛載多個PVC。為應用配置儲存時，需要聲明一個儲存需求聲明（PVC），而Kubernetes會通過首選的方式選擇一個滿足PVC需求的PV，並與之綁定。PVC只有綁定了PV之後才能被Pod使用。滿足以下規則的PV才能被PVC綁定：

• VolumeMode：被消費PV的VolumeMode需要和PVC一致。

• AccessMode：被消費PV的AccessMode需要和PVC一致。

• StorageClassName：如果PVC定義了此參數，PV必須有相關的參數定義才能進行綁定。

• LabelSelector：通過標籤（Labels）匹配的方式從PV列表中選擇合適的PV綁定。

• storage：被消費PV的capacity必須大於或者等於PVC的儲存容量需求才能被綁定。

PV和PVC中定義storage的作用：

• PVC、PV綁定時，會根據各自的storage進行篩選。

• 通過PVC、StorageClass動態建立PV時，例如，雲端硬碟會參考PVC的storage建立相應大小的PV和後端儲存。

• 對於支援Resize操作的儲存類型，PVC的storage作為擴容後PV、後端儲存的容量值。

真正的儲存卷資料流寫資料時，不會參考PVC和PV的storage欄位，而是依賴底層儲存介質的實際容量。

Volume訪問模式

您可以通過accessModes來定義Volume儲存卷的訪問模式。

ReadWriteOnce（RWO）

Volume可以被一個節點以讀寫方式掛載，例如阿里雲雲端硬碟。

ReadOnlyMany（ROX）

Volume可以被多個節點以唯讀方式掛載，例如阿里雲OSS。

ReadWriteMany（RWX）

Volume可以被多個節點以讀寫方式掛載，例如阿里雲NAS檔案系統。

靜態儲存卷

靜態儲存卷是由管理員建立的PV，阿里雲雲端硬碟、NAS和OSS儲存介質都支援通過靜態儲存卷的方式使用。

1. 靜態儲存卷由叢集管理員分析叢集中儲存需求，並預先分配一些儲存介質（例如雲端硬碟、NAS等）。

2. 管理員根據儲存實際情況，手工預先建立若干個PV對象，並定義好每個PV可以提供的具體儲存能力，等待PVC來消費。

3. 使用者根據業務實際情況，建立PVC用於聲明Pod運行所需的儲存能力。

4. 如果工作負載中定義了PVC需求，Pod在建立過程中，Kubernetes會通過相關規則完成PVC和匹配的PV進行綁定，實現應用對儲存服務的訪問。

動態儲存裝置卷

動態儲存裝置卷是指通過儲存外掛程式Provisioner自動建立的PV，阿里雲雲端硬碟、NAS和OSS儲存介質都支援通過動態儲存裝置卷的方式使用。

1. 動態儲存裝置卷由叢集管理員配置好後端的儲存池，選擇不同的Provisioner，以建立不同的儲存類型。例如diskplugin.csi.alibabacloud.com表示使用阿里雲雲端硬碟的Provisioner外掛程式。

2. 管理員無需手工分配PV，根據儲存配置相應的StorageClass，等待PVC來消費。

3. 使用者根據業務實際情況，建立PVC用於聲明Pod運行所需的儲存能力，同時，在該PVC中聲明需通過哪個StorageClass來處理該PVC的請求。

4. 如果工作負載中定義了PVC需求，Pod在建立過程中，Kubernetes會依據該PVC中關聯的StorageClass的儲存細節，由儲存外掛程式Provisioner動態建立一個PV，實現應用對儲存服務的訪問。

使用動態儲存裝置卷的優勢：

• 動態儲存裝置卷讓Kubernetes實現了PV的自動化生命週期管理，PV的建立、刪除都通過Provisioner完成。

• 自動化建立PV對象，減少了配置複雜度和叢集管理員的工作量。

• 動態儲存裝置卷可以實現PVC對儲存的需求容量和Provisioner輸出的PV容量一致，實現儲存容量規劃最優。

StorageClass

StorageClass用於定義儲存的類別，提供動態分配儲存卷的能力，您可以為其設定不同的參數，使儲存資源能夠根據需求自動供應和調整。在PVC儲存聲明中添加StorageClassName欄位，當PVC在叢集中找不到匹配的PV時，將根據StorageClassName的定義觸發相應的Provisioner組件自動建立合適的PV以及底層儲存，即建立動態儲存裝置卷，減少了建立和維護PV的工作量。下文以阿里雲盤為例介紹如何自訂StorageClass儲存類。更多關於雲端硬碟、NAS和OSS的自訂儲存類及參數說明，請參見使用雲端硬碟動態儲存裝置卷、使用NAS動態儲存裝置卷、使用OSS動態儲存裝置卷。

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: alicloud-disk-topology-alltype
provisioner: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
  type: cloud_auto,cloud_essd,cloud_ssd,cloud_efficiency
  fstype: ext4
  diskTags/a: b
  encrypted: "false"
  performanceLevel: PL1
  provisionedIops: "40000"
  burstingEnabled: "false"
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer  

預設StorageClass

Kubernetes提供預設StorageClass機制，在PVC未指定StorageClassName的情況下，您可以通過預設StorageClass建立儲存卷。更多資訊，請參見Default StorageClass。

由於預設StorageClass會對所有PVC起作用，對於具備不同類型儲存卷能力的叢集，需謹慎使用。例如，您想產生一個NAS類型PVC、PV，並綁定PVC和PV，但可能因為有預設StorageClass而自動建立了雲端硬碟PV。ACK叢集沒有提供預設StorageClass，如果您期望使用預設StorageClass，可以參考以下配置。

1. 配置預設StorageClass。

   執行以下命令將StorageClass（alicloud-disk-topology-alltype）配置為一個預設StorageClass。

   說明

   此處以alicloud-disk-topology-alltype為例進行說明，

   kubectl annotate storageclass alicloud-disk-topology-alltype storageclass.kubernetes.io/is-default-class=true

   此時，查詢叢集中的StorageClass可以看到alicloud-disk-topology-alltype名字後面加了(default)字樣。

   kubectl get sc

   返回結果如下：

   NAME                                        PROVISIONER                       AGE
   alicloud-disk-topology-alltype (default)    diskplugin.csi.alibabacloud.com   96m

2. 使用預設StorageClass。

   1. 使用以下模板建立一個沒有配置StorageClass的PVC。

      apiVersion: v1
      kind: PersistentVolumeClaim
      metadata:
        name: disk-pvc
      spec:
        accessModes:
        - ReadWriteOnce
        resources:
          requests:
            storage: 20Gi

      叢集會自動建立一個雲端硬碟儲存卷（PV），且配置了預設StorageClass（alicloud-disk-topology-alltype）。

      kubectl get pvc

      返回結果如下：

      NAME       STATUS   VOLUME                   CAPACITY   ACCESS MODES    STORAGECLASS                      AGE
      disk-pvc   Bound    d-bp18pbai447qverm****   20Gi       RWO             alicloud-disk-topology-alltype    49s

您可以通過以下命令取消預設儲存類型的配置。

kubectl annotate storageclass alicloud-disk-topology-alltype storageclass.kubernetes.io/is-default-class-