1. Основные концепции хранения в Kubernetes

1.1 Архитектура хранения данных

Kubernetes предоставляет абстракции для работы с постоянным хранением:

• PersistentVolume (PV)
  • ресурс кластера, представляющий физическое хранилище
• PersistentVolumeClaim (PVC)
  • запрос пользователя на выделение хранилища
• StorageClass
  • описание «класса» хранилища и способа его provisioning

[Физическое хранилище] → [PersistentVolume] ← [PersistentVolumeClaim] ← [Pod]

1.2 Жизненный цикл PVC

1. Пользователь создаёт PVC с указанием требований
2. Kubernetes находит подходящий PV или создаёт новый (динамический provisioning)
3. PVC привязывается к PV
4. Pod монтирует PVC как volume
5. После удаления PVC ресурс может быть освобождён или сохранён (в зависимости от политики)

2. Создание и использование PVC

2.1 Базовый пример PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: standard

2.2 Подключение PVC к Pod

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

3. Расширенные возможности PVC

3.1 Access Modes

• ReadWriteOnce (RWO)
  • чтение/запись одним узлом
• ReadOnlyMany (ROX)
  • чтение многими узлами
• ReadWriteMany (RWX)
  • чтение/запись многими узлами
• ReadWriteOncePod (RWOP)
  • чтение/запись одним подом (Kubernetes 1.22+)

3.2 Volume Modes

spec:
  volumeMode: Filesystem  # или Block для raw блочных устройств

3.3 Selectors и matchLabels

spec:
  selector:
    matchLabels:
      environment: production
  storageClassName: fast
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi

4. StorageClass и динамический provisioning

4.1 Пример StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-ssd
  replication-type: regional-pd
reclaimPolicy: Retain
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

4.2 Параметры StorageClass

• provisioner: В зависимости от облачного провайдера (aws-ebs, azure-disk и т.д.)
• reclaimPolicy:
  • Delete (по умолчанию) — удалять PV при удалении PVC
  • Retain
    • сохранять PV и данные
• volumeBindingMode:
  • Immediate
    • немедленное выделение
  • WaitForFirstConsumer
    • отложенное выделение до использования

5. Управление PVC

5.1 Основные команды

# Просмотр PVC
kubectl get pvc

# Детальная информация
kubectl describe pvc my-pvc

# Удаление PVC
kubectl delete pvc my-pvc

5.2 Мониторинг и анализ

# Просмотр событий PVC
kubectl get events --field-selector involvedObject.kind=PersistentVolumeClaim

# Проверка статуса
kubectl get pvc -o jsonpath='{.items[*].status.phase}'

6. Проблемы и решения

6.1 Распространённые ошибки

• Pending PVC:
  • Нет доступного StorageClass
  • Недостаточно ресурсов в кластере
  • Неправильные accessModes
• Mount errors:
  • Проблемы с правами доступа
  • Неподдерживаемая файловая система

6.2 Best Practices

1. Используйте WaitForFirstConsumer для StatefulSet
2. Для критичных данных применяйте Retain reclaimPolicy
3. Регулярно делайте Volume Snapshots
4. Мониторьте дисковое пространство через Prometheus
5. Используйте Topology-aware provisioning в распределённых кластерах

7. Пример развёртывания StatefulSet с PVC

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "fast"
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

PersistentVolumeClaims предоставляют мощный и гибкий механизм управления хранилищем в Kubernetes. Правильное использование PVC позволяет:

• Обеспечивать надежное хранение данных
• Легко масштабировать Stateful-приложения
• Интегрироваться с различными системами хранения
• Управлять жизненным циклом томов

Для production-сред рекомендуется:

1. Тщательно планировать StorageClass
2. Настраивать мониторинг дискового пространства
3. Реализовывать стратегии бэкапа
4. Использовать Volume Snapshots для миграций