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Capítulo 6.2 - PersistentVolumes y PersistentVolumeClaims

Objetivos de Aprendizaje​

Al final de este capítulo, usted será capaz de:

  • Comprender PersistentVolumes (PV) y PersistentVolumeClaims (PVC)
  • Crear y utilizar PVs y PVCs
  • Comprender los access modes (RWO, ROX, RWX)
  • Gestionar el ciclo de vida del almacenamiento
  • Comprender las reclaim policies
  • Elegir el tipo de almacenamiento adecuado según el caso de uso

Introducción​

Los volúmenes efímeros (emptyDir, tmpfs) se eliminan cuando el Pod termina. Para los datos importantes que deben persistir (bases de datos, archivos de usuario, etc.), Kubernetes utiliza PersistentVolumes y PersistentVolumeClaims.

Conceptos Clave​

PersistentVolume (PV)​

Un PersistentVolume es un recurso de almacenamiento en el clúster que ha sido aprovisionado por un administrador. Es un recurso a nivel de clúster, independiente de los Pods.

PersistentVolumeClaim (PVC)​

Un PersistentVolumeClaim es una solicitud de almacenamiento por parte de un usuario. El PVC vincula un PV a un Pod.

Creación de un PersistentVolume​

Ejemplo: PV con hostPath (Desarrollo Local)​

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  hostPath:
    path: /data/pv-volume

Nota: hostPath es solo para desarrollo local. En producción, utilice soluciones en la nube (EBS, Azure Disk, GCE Persistent Disk) o NFS.

Ejemplo: PV con NFS​

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 50Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: nfs
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: /exports/data

Creación de un PersistentVolumeClaim​

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pv-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: manual

Proceso de vinculación:

Access Modes​

Los access modes determinan cómo se puede montar el volumen:

ReadWriteOnce (RWO)​

  • Solo un nodo puede montar el volumen en lectura-escritura
  • Varios Pods en el mismo nodo pueden compartir el volumen
  • Casos de uso: Bases de datos, aplicaciones con estado

ReadOnlyMany (ROX)​

  • Varios nodos pueden montar el volumen en solo lectura
  • Casos de uso: Archivos de configuración de solo lectura, datos compartidos

ReadWriteMany (RWX)​

  • Varios nodos pueden montar el volumen en lectura-escritura
  • Casos de uso: Sistemas de archivos compartidos (NFS, GlusterFS)

Uso en un Pod​

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pv-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx:1.20
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pv-claim

Flujo completo:

Reclaim Policies​

La reclaim policy determina qué sucede con el PV cuando se elimina el PVC.

Retain​

El PV se conserva incluso después de eliminar el PVC. Los datos permanecen intactos.

Casos de uso:

  • Datos importantes a respaldar
  • Necesidad de recuperación manual
  • Cumplimiento y auditoría

Delete​

El PV se elimina automáticamente junto con el PVC. Los datos se pierden.

Casos de uso:

  • Datos temporales
  • Entornos de desarrollo
  • Aprovisionamiento dinámico

Recycle (Obsoleto)​

Esta política está obsoleta. Utilice Retain o Delete en su lugar.

Ejemplo Completo: Base de Datos​

Paso 1: Crear el PersistentVolume​

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: postgres-pv
  labels:
    app: postgres
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: fast-ssd
  hostPath:
    path: /data/postgres

Paso 2: Crear el PersistentVolumeClaim​

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: postgres-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
  storageClassName: fast-ssd

Paso 3: Usar en un Deployment​

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: postgres
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
      - name: postgres
        image: postgres:14
        env:
        - name: PGDATA
          value: /var/lib/postgresql/data/pgdata
        volumeMounts:
        - name: postgres-storage
          mountPath: /var/lib/postgresql/data
      volumes:
      - name: postgres-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: postgres-pvc

Comandos Útiles​

Ver los PVs y PVCs​

# Listar los PVs
kubectl get pv

# Detalles de un PV
kubectl describe pv pv-volume

# Listar los PVCs
kubectl get pvc

# Detalles de un PVC
kubectl describe pvc pv-claim

Verificar la Vinculación​

# Ver el estado de vinculación
kubectl get pv
kubectl get pvc

# Ver los detalles
kubectl get pv pv-volume -o yaml
kubectl get pvc pv-claim -o yaml

Eliminar un PVC​

# Eliminar el PVC
kubectl delete pvc pv-claim

# Verificar el estado del PV después de la eliminación
kubectl get pv pv-volume

Tipos de Almacenamiento​

Almacenamiento Local (hostPath)​

Ventajas:

  • Simple para desarrollo
  • Sin dependencia externa

Desventajas:

  • No es portable
  • Riesgo de pérdida de datos
  • No funciona con varios nodos

Uso: Solo desarrollo local

NFS (Network File System)​

Ventajas:

  • Soporta ReadWriteMany
  • Compartible entre nodos
  • Fácil de configurar

Desventajas:

  • Rendimiento limitado
  • Punto único de falla
  • Requiere un servidor NFS

Uso: Archivos compartidos, aplicaciones colaborativas

Cloud Storage (EBS, Azure Disk, GCE PD)​

Ventajas:

  • Alto rendimiento
  • Integración nativa con la nube
  • Aprovisionamiento dinámico
  • Snapshots automáticos

Desventajas:

  • Costo según uso
  • Dependencia del proveedor de la nube

Uso: Producción, aplicaciones críticas

Buenas Prácticas​

1. Usar StorageClasses​

Prefiera el aprovisionamiento dinámico con StorageClasses en lugar de la creación manual de PVs.

2. Elegir la Reclaim Policy Adecuada​

  • Retain: Para datos importantes
  • Delete: Para datos temporales

3. Tamaño Apropiado​

No sobreasigne. Comience pequeño y amplíe si es necesario (con allowVolumeExpansion: true).

4. Backups​

Implemente respaldos regulares para los datos importantes.

5. Monitoreo​

Supervise el uso del almacenamiento para evitar el agotamiento.

Resumen​

En este capítulo, usted ha aprendido:

PersistentVolume (PV): Recurso de almacenamiento a nivel de clúster
PersistentVolumeClaim (PVC): Solicitud de almacenamiento por parte de un usuario
Access Modes: RWO (un nodo), ROX (varios nodos solo lectura), RWX (varios nodos lectura-escritura)
Reclaim Policy: Retain (conservar) o Delete (eliminar)
Tipos de almacenamiento: hostPath (dev), NFS (compartido), Cloud (producción)
Uso: Vía persistentVolumeClaim en los Pods
Buenas prácticas: StorageClasses, tamaño apropiado, respaldos

Próximos Pasos​

Capítulo 6.3: StorageClasses y Aprovisionamiento Dinámico
Lab 6.2: PersistentVolumes y PVCs

Capítulo creado el: Diciembre 2024