Kubernetes StorageClass-CFANZ编程社区

StorageClass 是 Kubernetes 中的一个重要资源，用于管理持久化存储的动态供应。它提供了一种方法，可以根据不同的存储需求，灵活地定义存储卷的创建和管理策略。StorageClass 允许用户指定不同类型的存储资源，支持多种存储后端和配置，确保应用程序能够根据需要访问合适的存储。

StorageClass 的组成部分

一个典型的 StorageClass 配置包含以下主要字段：

apiVersion：指定资源的 API 版本，StorageClass 的版本为 storage.k8s.io/v1。
kind：资源的类型，值为 StorageClass。
metadata：包含 StorageClass 的元数据，通常包括名称（name）和标签（labels）。
provisioner：指定用于动态创建 PV 的存储提供者，定义了如何创建存储卷。
parameters：存储提供者的配置参数，取决于 provisioner 的类型。
reclaimPolicy：指定当 PVC 被删除时，PV 的处理策略。
allowVolumeExpansion：是否允许在 PVC 增加存储请求后扩展存储卷。
volumeBindingMode：定义 PV 和 PVC 绑定的时机。

StorageClass 字段详细说明

metadata

metadata:
  name: fast-storage
  labels:
    storage-type: fast

name：StorageClass 的名称，用户在创建 PVC 时引用。
labels：可以使用标签来对 StorageClass 进行组织和分类，方便管理和查询。

provisioner

provisioner: kubernetes.io/aws-ebs

指定存储提供者。不同的云环境和存储类型使用不同的 provisioner。例如：

AWS：kubernetes.io/aws-ebs
Google Cloud：kubernetes.io/gce-pd
OpenStack：kubernetes.io/cinder
本地存储：kubernetes.io/no-provisioner

parameters

parameters:
  type: gp2
  fsType: ext4
  encrypted: "true"

存储提供者的具体配置参数。
参数根据不同的 provisioner 而异。例如，对于 AWS EBS，可以指定卷类型（gp2）、文件系统类型（ext4）等。

reclaimPolicy

reclaimPolicy: Delete

Delete：当 PVC 被删除时，关联的 PV 及存储卷也会被删除。
Retain：PV 和数据将被保留，管理员需手动管理。
Recycle：已弃用，过去用于在 PV 被释放后清理数据并重用。

allowVolumeExpansion

allowVolumeExpansion: true

设置为 true 时，允许用户在 PVC 请求的存储容量变更后，自动扩展存储卷。

volumeBindingMode

volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

Immediate（默认值）：PVC 创建后立即分配 PV。
WaitForFirstConsumer：推迟 PV 的分配，直到有 Pod 需要使用 PVC，这样可以考虑数据局部性，尤其在使用本地卷时。

StorageClass 的使用场景

动态供应存储卷

通过 StorageClass，用户可以动态地创建和管理存储卷，而无需手动配置 PV。以下是 PVC 动态创建存储卷的示例：

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

在这个示例中，当 PVC 被创建时，Kubernetes 会根据 fast-storage StorageClass 的定义，自动创建一个 10Gi 的 PV。

定制存储策略

StorageClass 允许管理员为不同的应用场景设置不同的存储策略。例如，可以为高性能应用创建一个使用 SSD 存储的 StorageClass，为低频访问数据设置一个使用 HDD 的 StorageClass，从而优化资源利用率和成本。

StorageClass 的最佳实践

合理配置 provisioner 和参数：

确保选用适合应用需求的存储提供者，合理配置参数（如卷类型、文件系统等）。

设置合适的 reclaimPolicy：

根据业务需求选择合适的回收策略，避免数据丢失或不必要的资源浪费。

使用动态供应：

尽量使用动态供应机制，避免手动管理 PV，提高运维效率。

适时监控和管理：

定期检查 PVC 和 PV 的使用情况，避免未使用的存储资源浪费。

StorageClass 的生命周期管理

创建：通过 YAML 文件定义并使用 kubectl apply 命令创建。
更新：可以更新一些字段（如 parameters），但某些字段（如 provisioner）不可更改。
删除：删除 StorageClass 不会影响现有的 PV 和 PVC，但不再支持新 PVC 使用该类。

StorageClass 的示例

AWS EBS（Elastic Block Store）示例

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: aws-storage
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
  fsType: ext4
  encrypted: "true"
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

在这个示例中：

type: gp2
fsType: ext4 指定文件系统为 ext4。
encrypted: true

Google Cloud Persistent Disk 示例

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: gcp-storage
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-ssd
  fsType: ext4
reclaimPolicy: Retain
allowVolumeExpansion: true

在这个示例中：

type: pd-ssd
reclaimPolicy: Retain

本地卷（Local Persistent Volumes）示例

对于本地存储卷，通常不能使用动态供应，因此 provisioner 必须设置为 kubernetes.io/no-provisioner。

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

在这个示例中：

provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

动态供应存储卷

动态存储供应 是 Kubernetes 中非常有用的功能，尤其是对于云环境，用户无需提前配置存储卷，系统会根据 PVC 自动动态创建 PV。

当用户创建一个 PVC 并指定 storageClassName 时，Kubernetes 会使用指定的 StorageClass 来动态创建一个 PV。以下是 PVC 动态创建存储卷的示例。

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

在这个示例中，Kubernetes 将根据 aws-storage StorageClass 的配置，动态创建一个 10Gi 的 AWS EBS 卷，并绑定到 PVC。

设置默认 StorageClass

管理员可以为集群设置一个默认的 StorageClass，这样当 PVC 没有指定 storageClassName 时，Kubernetes 会使用默认的 StorageClass 进行存储卷分配。

可以通过以下命令来标记一个 StorageClass 为默认类：

kubectl patch storageclass standard -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'