Kubernetes 共享存储

Kubernetes 共享存储

大家好，我是你们的老朋友Leo，今天咱们聊聊 Kubernetes (K8s) 里一个非常重要的概念：共享存储。

想象一下，你有一个网站，用户上传了很多照片。如果这些照片只存在于运行网站的容器里，那会发生什么？一旦容器挂掉或者迁移到其他服务器，照片就全没了！这肯定不行。

这就是共享存储要解决的问题：让你的应用数据持久化，即使容器挂了、迁移了，数据依然安全可靠。

为什么需要共享存储？

在 K8s 里，Pod（可以理解为容器的集合）是动态的，随时可能被创建、销毁、迁移。如果你的应用需要存储数据，比如数据库、配置文件、用户上传的文件等等，就不能把这些数据直接放在 Pod 里面。

共享存储就像一个“公共硬盘”，多个 Pod 可以同时访问它，而且数据不会随着 Pod 的生命周期而消失。

共享存储能干什么？

• 数据持久化： 这是最基本的功能。保证数据不会因为 Pod 的重启、迁移而丢失。
• 高可用性： 当 Pod 挂掉后，K8s 会自动在其他节点上启动新的 Pod。新的 Pod 可以直接访问共享存储，恢复服务，用户几乎感觉不到任何异常。
• 多实例共享： 很多应用需要运行多个副本，比如数据库集群。共享存储可以让这些副本共享同一份数据，实现数据同步和一致性。
• 方便备份和恢复： 集中式的共享存储更容易进行备份和恢复，简化运维工作。
• 平滑升级和扩展： 升级应用时，新的 Pod 可以直接连接到已有的共享存储，避免了数据迁移的麻烦。

生产环境常用的共享存储方案

在实际生产环境中，我们有很多选择：

• NFS (Network File System): 简单易用，适合存储文件。但性能相对较低，不适合高并发的场景。
• iSCSI: 基于块存储的网络协议，性能比 NFS 好，但配置相对复杂。
• GlusterFS: 开源的分布式文件系统，可扩展性强，适合大规模存储。
• Ceph RBD: 开源的分布式存储系统，提供块存储、对象存储和文件存储，功能强大，但部署和维护也比较复杂。
• 云厂商提供的存储服务： 比如 AWS EBS、GCP Persistent Disk、Azure Disk 等。这些服务通常与云平台集成，使用方便，性能可靠。
• Kubernetes PersistentVolumes (PV) 和 PersistentVolumeClaims (PVC): 这是 K8s 官方提供的存储抽象层。PV 代表存储资源，PVC 代表对存储资源的请求。通过 PV 和 PVC，我们可以将应用和底层存储解耦，方便迁移和管理。

PV 和 PVC 的工作原理

1. 管理员创建 PV： 管理员根据实际情况，创建 PV，指定存储类型、容量、访问模式等。
2. 用户创建 PVC： 用户创建 PVC，声明需要的存储容量、访问模式等。
3. K8s 匹配 PV 和 PVC： K8s 会自动找到满足 PVC 要求的 PV，并将它们绑定在一起。
4. Pod 使用 PVC： Pod 可以通过 PVC 挂载存储卷，访问数据。

举个例子：使用 NFS 作为共享存储

1. 搭建 NFS 服务器： 在集群外搭建一台 NFS 服务器，并配置共享目录。

2. 创建 PV： 创建一个 PV，指定 NFS 服务器的地址和共享目录。

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolume
   metadata:
     name: nfs-pv
   spec:
     capacity:
       storage: 10Gi
     accessModes:
       - ReadWriteMany
     persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
     nfs:
       server: <NFS服务器IP>
       path: "/path/to/shared/directory"
   

3. 创建 PVC： 创建一个 PVC，请求 10Gi 的存储空间，并指定访问模式为 ReadWriteMany（允许多个 Pod 同时读写）。

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: nfs-pvc
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteMany
     resources:
       requests:
         storage: 10Gi
   

4. Pod 使用 PVC： 在 Pod 的 YAML 文件中，指定使用 nfs-pvc 作为存储卷。

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: my-pod
   spec:
     containers:
     - name: my-container
       image: nginx
       volumeMounts:
       - mountPath: /usr/share/nginx/html
         name: my-volume
     volumes:
     - name: my-volume
       persistentVolumeClaim:
         claimName: nfs-pvc
   

总结

共享存储是 K8s 中非常重要的一个概念，它让我们的应用可以安全可靠地存储数据，实现高可用性和可扩展性。在实际生产环境中，我们需要根据应用的特点选择合适的共享存储方案。

希望这篇文章能帮助你更好地理解 K8s 共享存储。如果你有任何问题，欢迎在评论区留言。

Tips:

• 在选择共享存储方案时，要考虑性能、成本、可维护性等因素。
• 要定期备份共享存储中的数据，以防止数据丢失。
• 要监控共享存储的性能，及时发现和解决问题。

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