# Volume persistente in Kubernetes: tutorial I volumi persistenti di Kubernetes (PV, Persistent Volume) svolgono un compito fondamentale per la gestione efficiente dei dati nei **cluster Kubernetes**. Essi consentono l’astrazione dei dati e permettono un’archiviazione coerente attraverso i cicli di vita dei pod. ## Che cos’è un volume persistente in Kubernetes? In Kubernetes, un volume persistente (PV) è una risorsa fondamentale nell’ambito dell’orchestrazione Kubernetes, che è stata sviluppata per una gestione efficiente e scalabile dei dati in cluster di container. Lo scopo di un PV è fornire un’**area di memoria standardizzata e persistente**. Un PV può essere utilizzato da diversi pod, indipendentemente dalle risorse di memoria fisiche a cui accede il cluster. In questo modo si ottiene un livello di astrazione superiore, separando i dettagli di memoria dalla logica applicativa. I PV sono disponibili in **forma statica e dinamica**. Nella tipologia statica, le risorse di memoria sono predefinite manualmente, mentre nella forma dinamica i PV vengono creati automaticamente quando un pod presenta requisiti di memoria particolari. Questa flessibilità assicura una gestione efficiente di dati persistenti nei cluster Kubernetes e rende le applicazioni affidabili e scalabili. Consiglio [Managed Kubernetes](https://cloud.ionos.it/managed/kubernetes "Managed Kubernetes di IONOS") di IONOS ti permette di creare automaticamente i cluster Kubernetes su server virtuali ad alte prestazioni. Grazie alla configurazione flessibile dei nodi di lavoro è possibile adeguare le risorse esattamente alle tue esigenze. Utilizza i SDK e gli strumenti di gestione della configurazione per un’integrazione perfetta e per ottimizzare il funzionamento. ## Qual è la differenza fra volume e volume persistente? In Kubernetes esistono due tipi fondamentali di volumi di archiviazione: i volumi normali e i volumi persistenti. Un volume normale è legato alla durata di vita di un singolo pod. È dichiarato direttamente nella configurazione del pod e serve principalmente all’**archiviazione temporanea dei dati** durante l’esecuzione del pod in questione. Quando il pod viene terminato, anche il volume normale viene sbloccato e tutti i dati che contiene vengono eliminati. Al contrario, un volume persistente in Kubernetes ha una **durata di vita maggiore** ed è indipendente da un pod specifico. Può essere richiesto e sbloccato da più pod in diversi cicli di vita. I volumi persistenti vengono dichiarati separatamente dai pod e quindi accoppiati alle richieste Persistent Volume Claim (PVC). Il collegamento fra una PVC e un PV può essere dinamico o manuale. I volumi persistenti sono l’ideale per i dati che devono rimanere persistenti nel corso della vita di un singolo pod e sono un modo per condividere e memorizzare i dati fra diversi pod, anche se i pod vengono creati o eliminati. ## Quali tipi di volumi persistenti esistono? In Kubernetes esistono diversi tipi di volumi persistenti che rappresentano diverse soluzioni e tecnologie di archiviazione. Alcuni dei tipi di volumi persistenti più comuni sono: - `hostPath`: il tipo HostPath unisce un volume persistente a un percorso sul nodo host nel cluster Kubernetes. Questo tipo permette di accedere a risorse di memoria locali dell’host ed è indicato per ambienti di test e sviluppo. Tuttavia, deve essere utilizzato con cautela in ambienti di produzione, in quanto i dati non vengono replicati fra i nodi. - `emptyDir`: `emptyDir` crea un volume temporaneo e vuoto ogni volta che viene creato un pod. È utile per memorizzare dati temporanei o per lo scambio di dati fra i container all’interno dello stesso pod. Tuttavia, il volume viene eliminato quando il pod viene terminato. - `GCEPersistentDisk`, `AWSElasticBlockStore`, `AzureDisk`, `AzureFile`: questi tipi collegano un volume persistente di Kubernetes a soluzioni di archiviazione cloud esterne, come i dischi permanenti di Google Compute Engine, i volumi Amazon EBS o i dischi e le condivisioni file di Azure. Rappresentano una possibilità per mantenere persistenti i dati su diversi pod e addirittura cluster e sono molto utili per quelle applicazioni che vengono messe a disposizione in ambienti cloud. - `nfs` (Network File System): i PV del tipo NFS sono collegati a una condivisione di rete messa a disposizione tramite il Network File System (NFS). Essi permettono di condividere l’utilizzo dei dati fra diversi pod e sono una soluzione pratica nei casi in cui più pod devono accedere a file in comune. - `iscsi` (Internet Small Computer System Interface): i PV basati su ISCSI si collegano a dispositivi di archiviazione a blocchi, disponibili tramite il protocollo ISCSI. Sono un modo per utilizzare dispositivi esterni di archiviazione a blocchi in cluster Kubernetes e offrono una soluzione flessibile e scalabile per i dati persistenti. - `local`: il tipo local consente l’accesso diretto a risorse di memoria fisiche sul nodo locale nel cluster Kubernetes. È particolarmente utile per quelle applicazioni che devono accedere rapidamente alla memoria locale. Tuttavia, occorre utilizzarlo con cautela, in quanto le risorse di memoria locali non vengono replicate fra i diversi nodi e, in caso di anomalie del nodo, i dati possono andare persi. - `csi` (Container Storage Interface): il tipo CSI consente ai fornitori di sistemi di archiviazione di integrarli per mezzo della Container Storage Interface. In questo modo, i sistemi di orchestrazione dei container come Kubernetes possono comunicare con varie soluzioni di archiviazione di terze parti. Così facendo si crea maggiore flessibilità e si permette l’utilizzo di una vasta gamma di sistemi di archiviazione che supportano la CSI. - `cephfs`: CephFS è un file system distribuito a cui sono collegati i volumi persistenti di tipo CephFS. Questo tipo di PV è utilizzato per applicazioni che richiedono l’accesso a file condivisi e operano in un ambiente di archiviazione distribuito, come nel caso di Ceph. - `fc` (Fibre Channel): i volumi persistenti basati su FC sono collegati a dispositivi di archiviazione Fibre Channel. Questo tipo permette di accedere a soluzioni di archiviazione esterne basate su Fibre Channel. È comune negli ambienti in cui sono utilizzate reti Fibre Channel per fornire un’archiviazione a blocchi. - `rbd` (RADOS Block Device): il tipo RBD si collega ai dispositivi di archiviazione a blocchi nel cluster Ceph che operano come dispositivi a blocchi RADOS. Questo tipo ti permette di accedere al sistema di archiviazione a blocchi di Ceph e di sfruttarne i particolari vantaggi negli ambienti di archiviazione distribuiti con elevata scalabilità. ## Modalità di accesso ai volumi persistenti in Kubernetes In Kubernetes, le modalità di accesso ai volumi persistenti determinano il modo in cui i pod possono accedere ai volumi persistenti a essi associati. Esistono tre tipi di modalità di accesso principali: - `ReadWriteOnce (RWO)`: questa modalità consente a un singolo pod di montare il volume persistente in modalità di lettura e scrittura contemporaneamente. È utile per quelle applicazioni che richiedono il controllo esclusivo dell’accesso in scrittura. Un PV con questa modalità può essere montato solo da un pod alla volta. - `ReadOnlyMany (ROX)`: `ReadOnlyMany` consente a più pod di montare simultaneamente il volume persistente in modalità di sola lettura. È utile per quelle applicazioni che possono condividere dati in modalità condivisa ma in cui l’accesso in scrittura è limitato. Più pod possono accedere ai dati in parallelo, ma solo in modalità di accesso in lettura. - `ReadWriteMany (RWX)`: con `ReadWriteMany`, più pod possono montare il volume persistente sia in modalità di accesso in lettura che in scrittura, contemporaneamente. Questa modalità è utilizzata in situazioni in cui è richiesta una base dati comune e in cui più pod possono avere accesso in scrittura ai dati. Quando definisci la modalità di accesso, devi considerare il tipo di accesso ai dati utilizzato dall’applicazione e verificare che la modalità selezionata supporti i modelli di accesso richiesti. Ricorda che non tutti i **tipi di volume e le classi di archiviazione** supportano tutte e tre le modalità di accesso. Il supporto dipende dall’infrastruttura di archiviazione sottostante e dallo specifico tipo di volume persistente. Pertanto, è consigliabile consultare la documentazione della classe di archiviazione e del tipo di volume persistente interessati per assicurarsi che i modelli di accesso desiderati siano consentiti. ## Ciclo di vita di un volume persistente (PV) I cicli di vita dei volumi persistenti di Kubernetes possono essere suddivisi in diverse fasi che rappresentano il processo di messa a disposizione, utilizzo e sblocco dell’archiviazione persistente nel cluster. 1. **Creazione (provisioning)**: il ciclo di vita di un PV inizia con la creazione o il provisioning. Un amministratore del cluster crea un volume persistente e lo configura in modo statico con risorse di archiviazione fisse oppure in modo dinamico per mezzo di una classe di archiviazione che consenta il provisioning dinamico. 2. **Associazione (binding)**: un PV viene legato a una PVC (Persistent Volume Claim) quando un pod dichiara un requisito di archiviazione che corrisponde alle specifiche del PV. Questo passaggio garantisce che il PV soddisfi i requisiti di un pod specifico. 3. **Utilizzo da parte del pod**: una volta completato il processo di associazione, il PV può essere utilizzato da un pod. Il pod può eseguire operazioni di lettura o scrittura sul volume montato, a seconda delle modalità di accesso specificate durante la creazione del PV. 4. **Conclusione dell’utilizzo**: quando un pod termina il suo servizio o viene eliminato, il relativo PV può essere riutilizzato da un altro pod. Il PV viene conservato finché non viene eliminato manualmente o da una classe di archiviazione dinamica. 5. **Sblocco (release)**: un PV può essere sbloccato esplicitamente separandolo da una PVC. In questo modo è possibile legare nuovamente il PV, eventualmente a un’altra PVC o a un altro pod. 6. **Eliminazione**: infine puoi anche eliminare un PV se non è più necessario. Questa operazione può essere eseguita manualmente o automaticamente, se la replica del PV è impostata nella classe di archiviazione. ## Creazione di un volume persistente in Kubernetes La creazione di un volume persistente in Kubernetes è un processo in più fasi che richiede un’attenta configurazione. ### Primo passaggio: configurazione del volume persistente Il primo passaggio consiste nell’aprire un editor di testo e creare un file YAML contenente la configurazione del volume persistente di Kubernetes. Ad esempio, puoi chiamare questo file `pv.yaml`. Nelle parti seguenti ti mostriamo un semplice esempio di configurazione di un PV: ```yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: my-pv spec: capacity: storage: 1Gi volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Retain storageClassName: manual hostPath: path: "/mnt/data" ``` - `apiVersion`: indica la versione dell’API di Kubernetes. In questo caso è la v1. - `kind`: il tipo di oggetto Kubernetes, in questo caso PersistentVolume. - `metadata`: contiene metadati relativi al volume persistente, come il nome del volume. - `spec`: definisce le specifiche del volume. - `capacity`: indica la capacità di archiviazione, in questo esempio 1 GB. - `volumeMode`: indica la modalità per il volume, `Filesystem` oppure `Block`. In questo esempio utilizziamo `Filesystem`. - `accessModes`: definisce le modalità di accesso. In questo caso, `ReadWriteOnce` indica l’accesso esclusivo in lettura e scrittura. - `persistentVolumeReclaimPolicy`: indica come gestire il volume quando non è più necessario. `Retain` significa che il volume deve essere eliminato manualmente. - `storageClassName`: assegna una classe di archiviazione al volume persistente. - `hostPath`: definisce il percorso nel file system host che verrà utilizzato come spazio di archiviazione per il volume persistente. ### Secondo passaggio: applicazione della configurazione Dopo aver definito il file di configurazione PV, puoi attivarlo con Kubelet: ```shell kubectl apply -f pv.yaml ``` Questo comando invia il file di configurazione al cluster Kubernetes, che crea le risorse al suo interno. ### Terzo passaggio: applicazione della configurazione Per assicurarti che il volume persistente di Kubernetes sia stato creato correttamente, puoi utilizzare il seguente comando: ```shell kubectl get pv ``` Il comando elenca tutti i volumi persistenti che sono presenti nel cluster. ```shell NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE my-pv 1Gi RWX Retain Available manual 1h ``` ### Quarto passaggio: creazione di una Persistent Volume Claim (PVC) Compila un file YAML che specifichi la configurazione della Persistent Volume Claim: ```yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: my-pvc spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi storageClassName: manual ``` Applica il file di configurazione PVC al cluster Kubernetes: ```shell kubectl apply -f pvc.yaml ``` Verifica che la Persistent Volume Claim sia stata creata correttamente e utilizza il comando seguente: ```shell kubectl get pvc ``` Il risultato dovrebbe essere simile a questo: ```shell NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE my-pvc Bound my-pv 1Gi RWO manual 1m ``` A questo punto creiamo il manifest YAML `pvc-dynamic.yaml` come esempio di provisioning dinamico di una Persistent Volume Claim (PVC) in Kubernetes. Il manifest crea e richiede automaticamente un nuovo volume persistente da 1 gigabyte in Kubernetes, che è supportato dalla classe di archiviazione `standard`. ```yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc-dynamic spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi storageClassName: standard ``` Dopo aver definito le configurazioni, attiviamo il manifest: ```shell kubectl apply -f pvc-dynamic.yaml ``` ### Quinto passaggio: collegamento delle PVC con i pod Per realizzare un’associazione fra PVC e pod, è necessario impostare la configurazione per il pod che utilizzerà l’archiviazione persistente. ```yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: mypod spec: volumes: - name: mypvc-volume persistentVolumeClaim: claimName: my-pvc containers: - name: mycontainer image: myimage volumeMounts: - mountPath: "/app/data" name: mypvc-volume ``` Applica la configurazione del pod al cluster Kubernetes per creare il pod: ```shell kubectl apply -f pod.yaml ``` Se hai appena iniziato a utilizzare Kubernetes, troverai tutte le informazioni più importanti su installazione e configurazione di un cluster nel [tutorial di Kubernetes](https://ionos.it/digitalguide/server/configurazione/tutorial-kubernetes/) della nostra guida. This is a markdown version of: [https://www.ionos.it/digitalguide/server/configurazione/volume-persistente-in-kubernetes/](https://www.ionos.it/digitalguide/server/configurazione/volume-persistente-in-kubernetes/) for AI/LLM consumption.