在 Kubernetes (K8s) 中，卷（Volume）、持久卷（Persistent Volume，PV）和持久卷声明（Persistent Volume Claim，PVC）是与数据存储和管理相关的重要概念，它们为容器提供了数据持久化和存储资源管理的能力。

Volume

概念

Kubernetes 中的 Volume 是附加到 Pod 中的一个或多个容器的存储区域。Volume 的生命周期与 Pod 绑定，它超出了单个容器的文件系统的限制，允许数据在容器重启后持久化，并且可以在 Pod 的多个容器之间共享。

核心特性

• 数据持久化：即使容器崩溃，Volume 中的数据也可以保留。
• 共享数据：Volume 可以被 Pod 中的多个容器挂载和访问。
• 多种 Volume 类型：Kubernetes 支持多种类型的 Volume，包括 hostPath（将节点上的文件系统挂载到 Pod 中）、configMap、secret、nfs、cloud storage（如 AWS EBS、GCP Persistent Disk 等）等。

使用场景

• 临时存储容器之间需要共享的数据。
• 存储日志或检查点数据，以便在容器重启后进行恢复。
• 挂载配置文件或敏感信息（通过 ConfigMap 或 Secret）。

Persistent Volume (PV)

概念

PV 是集群中预先配置的一段网络存储，它与 Volume 类似，但是具有独立于 Pod 生命周期的持久性。管理员可以提前配置一系列的 PV，或者通过 StorageClass 动态地创建。

核心特性

• 集群资源：PV 是集群级别的资源，类似于节点，独立于单个 Pod。
• 生命周期独立：PV 的生命周期独立于任何使用它的 Pod，这意味着删除 Pod 并不会导致 PV 中的数据丢失。
• 支持多种存储后端：可以是网络存储系统如 NFS、iSCSI 或特定云提供商的存储解决方案。

Persistent Volume Claim (PVC)

概念

PVC 是用户对存储的请求或声明，它类似于 Pod 对计算资源（CPU 和内存）的请求。Pod 通过 PVC 来请求存储资源，而无需了解背后的存储系统的复杂性。

核心特性

• 抽象化存储：PVC 为 Pod 和存储之间提供了一个抽象层，使得应用无需关心具体的存储细节。
• 动态存储分配：如果使用了支持动态分配的 StorageClass，当 PVC 被创建时，存储系统可以自动创建相应的 PV 来满足 PVC 的请求。
• 存储资源请求：可以请求特定大小和访问模式（如 ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany）的存储。

使用示例

# PersistentVolume 示例
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-example
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: standard
  nfs:
    path: /path/to/nfs
    server: 

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

在这个例子中，PV pv-example 由管理员提前创建，它使用 NFS 作为存储后端。用户通过创建 PVC pvc-example 来请求存储资源，Kubernetes 会自动绑定符合条件的 PV 给这个 PVC，然后 Pod 可以通过引用 PVC 来使用这个存储资源。

通过使用 PV 和 PVC，Kubernetes 提供了灵活且强大的存储资源管理能力，使得应用可以以可移植的方式使用持久化数据。

在 Kubernetes 中，持久卷（Persistent Volume，简称 PV）和持久卷声明（Persistent Volume Claim，简称 PVC）之间的关系非常紧密，它们共同管理和抽象化了存储资源的使用。这种关系可以类比于计算资源中 Pod 和 Node 的关系，其中 PV 类似于 Node（提供资源），而 PVC 类似于 Pod（消耗资源）。以下是 PV 和 PVC 关系的几个关键点：

1. 抽象化和封装

• PV 是集群中预先配置的或通过动态供给动态创建的一段网络存储空间。它封装了存储的细节，比如存储的实际类型（如 NFS、云存储等）、容量、存取模式等。
• PVC 是用户对存储的请求或声明，它通过声明所需的存储容量和存取模式（如 ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany）来请求存储资源，但不需要关心具体的存储实现细节。

2. 资源请求与供给

• 用户创建 PVC 来请求存储资源，就像在 Pod 定义中请求计算资源（CPU 和内存）一样。PVC 定义了所需的存储容量和访问模式。
• PV 是满足这些请求的存储资源，当 PVC 被创建时，Kubernetes 的控制平面会寻找一个符合 PVC 请求的 PV 并将其绑定给 PVC。一旦 PV 被 PVC 绑定，它就被该 PVC 独占，直到 PVC 被删除或手动解除绑定。

3. 生命周期管理

• PV 的生命周期通常由管理员或动态供给系统管理，它独立于任何单个 PVC 的生命周期。PV 可以在没有被任何 PVC 使用时预先创建，等待绑定；也可以在 PVC 创建时动态供给。
• PVC 的生命周期由用户管理，当 PVC 不再需要时，用户可以删除 PVC。根据 PV 的回收策略，相应的 PV 可以被删除、回收再利用或保持不变。

4. 动态供给

在动态供给的环境中，用户只需创建 PVC，存储系统会自动创建一个满足 PVC 请求的 PV。这大大简化了存储资源的管理，使得用户无需担心存储资源的预配问题。

总结

PV 和 PVC 之间的关系通过提供一个层次化和抽象化的接口来管理存储资源，使得用户可以灵活地请求所需的存储资源，而不必关心底层的存储细节。这种模型提高了 Kubernetes 应用的可移植性和灵活性，允许存储资源按需供给和回收，从而提高资源的利用率和管理效率。