PersistentVolume

PersistentVolume (PV, постоянный том) — объект Kubernetes, представляющий кусок хранилища в кластере: облачный диск, сетевую папку NFS, том в Ceph или каталог на узле. В отличие от файловой системы контейнера, которая исчезает вместе с подом, данные на PersistentVolume сохраняются при перезапуске, пересоздании и переносе пода на другой узел. Поэтому именно через PV в Kubernetes запускают базы данных, очереди и всё, что хранит состояние.

Три объекта

Хранилище в Kubernetes разделено на роли администратора и разработчика:^[1]

Под ссылается не на PV, а на PVC — так манифест приложения не зависит от того, где кластер работает: в облаке, на собственном железе или на ноутбуке.

Пример

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: data
spec:
  accessModes: [ReadWriteOnce]
  storageClassName: fast-ssd
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: db
spec:
  containers:
    - name: postgres
      image: postgres:17
      volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: data

Динамическое выделение

В современных кластерах PV почти никогда не создают вручную. Когда появляется PVC с указанным StorageClass, провижинер — драйвер CSI — сам создаёт диск у провайдера и соответствующий PV, после чего связывает его с заявкой (статус Bound).^[2] Один StorageClass обычно помечен как класс по умолчанию.

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
provisioner: ebs.csi.aws.com
parameters:
  type: gp3
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

Режим WaitForFirstConsumer откладывает создание тома, пока под не назначен на узел, — иначе диск может оказаться в другой зоне доступности, чем под.

Режимы доступа

• ReadWriteOnce (RWO) — чтение и запись с одного узла; типично для блочных дисков.
• ReadOnlyMany (ROX) — только чтение с многих узлов.
• ReadWriteMany (RWX) — запись с многих узлов; нужна файловая система с общим доступом (NFS, CephFS, облачные файловые хранилища).
• ReadWriteOncePod (RWOP) — запись только из одного пода во всём кластере.

Частая ошибка — ждать от облачного блочного диска режима RWX: он не поддерживается, и под на втором узле не запустится.

Жизненный цикл и политики

Когда PVC удаляют, судьба тома определяется политикой reclaimPolicy: Delete — диск удаляется вместе с данными (по умолчанию для динамических томов), Retain — PV остаётся в статусе Released, и данные можно восстановить вручную. Для важных баз данных разумно использовать Retain и всё равно делать резервные копии. Тома можно увеличивать (allowVolumeExpansion) — уменьшать нельзя. Механизм VolumeSnapshot создаёт снимки томов средствами хранилища.^[4]

StatefulSet

Для приложений с состоянием используется контроллер StatefulSet: в отличие от Deployment, он даёт подам стабильные имена (db-0, db-1) и через volumeClaimTemplates создаёт каждому реплике свой PVC, который сохраняется при пересоздании пода.^[3] Сложные системы с репликацией и переключением обычно разворачивают через оператор, который сам управляет StatefulSet и томами.

CSI и типы хранилищ

Container Storage Interface — стандарт, по которому производители хранилищ пишут драйверы для Kubernetes и других оркестраторов, не меняя код самого Kubernetes.^[5] Распространённые варианты:

• Облачные диски — AWS EBS, Google Persistent Disk, Azure Disk, диски Yandex Cloud.
• Локальные тома — local-path-provisioner (по умолчанию в k3s): быстро, но данные привязаны к узлу.
• Распределённые — Rook/Ceph, Longhorn, OpenEBS: реплицируют данные между узлами собственного кластера.
• NFS — простой вариант для RWX.

Диагностика

kubectl get pvc,pv
kubectl describe pvc data        # события: почему не Bound
kubectl get storageclass

Если PVC висит в Pending, причины обычно три: нет подходящего StorageClass, драйвер не установлен или заявка требует неподдерживаемый режим доступа.

См. также

• Kubernetes
• Pod
• Оператор Kubernetes
• ConfigMap и Secret

Источники

1. Kubernetes Docs — Persistent Volumes
2. Kubernetes Docs — Storage Classes
3. Kubernetes Docs — StatefulSets
4. Kubernetes Docs — Volume Snapshots
5. Container Storage Interface specification