存储基础知识
云容器引擎使用Kubernetes编排系统作为集群、应用、存储、网络等模块的管理平台。本文为您介绍容器存储相关的基础知识，以便在使用容器服务的存储能力时，了解相应模块的基础知识和使用原则。
数据卷（Volume）
因为容器中的文件在磁盘上是临时存放的，所以Kubernetes定义了数据卷（Volume）以解决容器中的文件因容器重启而丢失的问题。数据卷（Volume）是Pod与外部存储设备进行数据传递的通道，也是Pod内部容器间、Pod与Pod间、Pod与外部环境进行数据共享的方式。数据卷（Volume）定义了外置存储的细节，并内嵌到Pod中作为Pod的一部分。实质是外置存储在Kubernetes系统的一个资源映射，当负载需要使用外置存储的时候，可以从数据卷（Volume）中查到相关信息并进行存储挂载操作。
| 数据卷（Volume）分类 | 描述 |
|---|---|
| 本地存储 | 适用于本地存储的数据卷，例如HostPath、emptyDir等。本地存储卷的特点是数据保存在集群的特定节点上，并且不能随着应用漂移，节点停机时数据即不再可用。 |
| 网络存储 | 适用于网络存储的数据卷，例如Ceph、GlusterFS、NFS、iSCSI等。网络存储卷的特点是数据不在集群的某个节点上，而是在远端的存储服务上，使用存储卷时需要将存储服务挂载到本地使用。 |
| Secret和ConfigMap | Secret和ConfigMap是特殊的数据卷，其数据是集群的一些对象信息，该对象数据以卷的形式被挂载到节点上供应用使用。 |
| PVC | 一种数据卷定义方式，将数据卷抽象成一个独立于Pod的对象，这个对象定义（关联）的存储信息即存储卷对应的真正存储信息，供Kubernetes负载挂载使用。 |
数据卷（Volume）使用原则：一个Pod可以挂载多个数据卷（Volume）。一个Pod可以挂载多种类型的数据卷（Volume）。每个被Pod挂载的Volume卷，可以在不同的容器间共享。Kubernetes环境推荐使用PVC和PV方式挂载数据卷（Volume）。虽然单Pod可以挂载多个数据卷（Volume），但是并不建议给一个Pod挂载过多数据卷。
PV和 PVC
并非所有的Kubernetes数据卷（Volume）具有持久化特征，为了实现持久化的实现，容器存储需依赖于一个远程存储服务。为此Kubernetes引入了PV和PVC两个资源对象，将存储实现的细节从其如何被使用中抽象出来，并解耦存储使用者和系统管理员的职责。PV和PVC的概念如下：
PV，PV是PersistentVolume的缩写，译为持久化存储卷。PV在Kubernetes中代表一个具体存储类型的卷，其对象中定义了具体存储类型和卷参数。即目标存储服务所有相关的信息都保存在PV中，Kubernetes引用PV中的存储信息执行挂载操作。PVC，PVC是PersistentVolumeClaim的缩写，译为存储声明。PVC是在Kubernetes中一种抽象的存储卷类型，代表了某个具体类型存储的数据卷表达。其设计意图是分离存储与应用编排，将存储细节抽象出来并实现存储的编排。这样Kubernetes中存储卷对象独立于应用编排而单独存在，在编排层面使应用和存储解耦。
PVC和PV的绑定：PVC与PV是一一对应关系，不能一个PVC挂载多个PV，也不能一个PV挂载多个PVC。为应用配置存储时，需要声明一个存储需求声明（PVC），而Kubernetes会通过最佳匹配的方式选择一个满足PVC需求的PV，并与之绑定。所以从职责上PVC是应用所需要的存储对象，属于应用作用域。PV是存储平面的存储对象，属于整个存储域。
PVC只有绑定了PV之后才能被Pod使用，而PVC绑定PV的过程即是消费PV的过程，这个过程是有一定规则的，以下规则都满足的PV才能被PVC绑定。
VolumeMode：被消费PV的VolumeMode需要和PVC一致。
AccessMode：被消费PV的AccessMode需要和PVC一致。
StorageClassName：如果PVC定义了此参数，PV必须有相关的参数定义才能进行绑定。
LabelSelector：通过标签（labels）匹配的方式从PV列表中选择合适的PV绑定。
Size：被消费PV的capacity必须大于或者等于PVC的存储容量需求才能被绑定。
PVC和PV里面的size字段作用如下：
PVC、PV绑定时，会根据各自的size进行筛选。
通过PVC、StorageClass动态创建PV时，有些存储类型会参考PVC的size创建相应大小的PV和后端存储。
对于支持Resize操作的存储类型，PVC的size作为扩容后PV、后端存储的容量值。
一个PVC、PV的size值只是在执行一些PVC和PV管控操作的时候，作为配置参数来使用。
真正的存储卷数据流写数据的时候，不会参考PVC和PV的size字段，而是依赖底层存储介质的实际容量。
数据卷（Volume）使用方式
常见的容器存储数据卷使用方式如下：
静态存储卷：静态存储卷一般是指由管理员创建的PV。所有的数据卷（Volume）都支持创建静态存储卷。静态存储卷先由集群管理员分析集群中存储需求，并预先分配一些存储介质（例如云盘、NAS盘等），同时创建对应的PV对象。创建好的PV对象等待PVC来消费。如果负载中定义了PVC需求，Kubernetes会通过相关规则实现PVC和匹配的PV进行绑定，这样就实现了应用对存储服务的访问能力。
动态存储卷：动态存储卷一般是指通过存储插件自动创建的PV。动态卷一般由集群管理员配置好后端的存储池，并创建相应的模板（StorageClass），当有PVC需要消费PV的时候，根据PVC定义的需求，并参考StorageClass的存储细节，由存储插件动态创建一个PV。StorageClass的定义如下：
StorageClass：当您声明一个PVC时，如果在PVC中添加了StorageClassName字段，意味着当PVC在集群中找不到匹配的PV时，会根据StorageClassName的定义触发相应的Provisioner插件创建合适的PV供绑定，即创建动态数据卷。动态数据卷由Provisioner插件创建，并通过StorageClassName与PVC进行关联。StorageClass可译为存储类，表示为一个创建PV存储卷的模板。在PVC触发自动创建PV的过程中，即使用StorageClass对象中的内容进行创建。其内容如下：
apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name:alicloud-disk-topology parameters: type:cloud_ssd provisioner:diskplugin.csi.ctyun.com reclaimPolicy:Delete allowVolumeExpansion:true volumeBindingMode:WaitForFirstConsumer
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| reclaimPolicy | 用来指定创建PV的persistentVolumeReclaimPolicy字段值，支持Delete和Retain。 l Delete表示动态创建的PV，在销毁的时候也会自动销毁。 l Retain表示动态创建的PV，不会自动销毁，而是由管理员处理。 |
| allowVolumeExpansion | 定义由此存储类创建的PV是否运行动态扩容，默认为false。是否能动态扩容是由底层存储插件来实现的，这里只是一个开关。 |
| volumeBindingMode | 表示动态创建PV的时间，支持Immediate和WaitForFirstConsumer，分别表示立即创建和延迟创建。 |
延迟绑定：针对某类存储（例如天翼云云盘）在挂载属性上有所限制，只能挂载相同可用区的数据卷和节点，不在同一个可用区不可以挂载。这种类型的存储卷通常遇到如下问题：
1、创建了A可用区的数据卷，但是A可用区的节点资源已经耗光，导致Pod启动无法完成挂载。
2、集群管理员在规划PVC、PV的时候不能确定在哪些可用区创建多个PV来备用。
3、StorageClass中的volumeBindingMode字段正是用来解决此问题，如果将volumeBindingMode配置为WaitForFirstConsumer值，则表示存储插件在收到PVC Pending的时候不会立即进行数据卷创建，而是等待这个PVC被Pod消费的时候才执行创建流程。
动态存储卷的优势：
1、动态存储卷让Kubernetes实现了PV的自动化生命周期管理，PV的创建、删除都通过Provisioner完成。
2、自动化创建PV对象，减少了配置复杂度和系统管理员的工作量。
3、动态卷可以实现PVC对存储的需求容量和Provisioner出来的PV容量一致，实现存储容量规划最优。
4、挂在SubPath卷：Kubernetes提供了volumeMounts.subPath属性配置，可用于指定所引用的卷内的子路径，而不是其根路径。
存储卷配额说明
部分存储类型在每个节点的挂载数量是有限制的。
