Warum ist Speicher in Kubernetes so wichtig?
Kubernetes wurde ursprünglich für stateless Anwendungen entwickelt, also für Dienste, die keine Daten dauerhaft speichern.
Doch in der Realität brauchen viele Anwendungen persistente Speicherung – sei es für Datenbanken, Logs oder Konfigurationsdateien.
Kubernetes stellt hierfür mehrere Speicheroptionen bereit, die sich flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassen lassen.
In diesem Artikel gehen wir darauf ein, wie Kubernetes mit Speicher umgeht, welche Konzepte es gibt und welche Best Practices für eine effiziente Nutzung sorgen.
Datenhaltung über Container-Lebenszyklen hinweg
Container selbst sind flüchtig.
Wenn ein Pod neugestartet oder auf einen anderen Node verschoben wird, sind alle darin gespeicherten Daten verloren – es sei denn, sie wurden in einem Kubernetes-Volume abgelegt.
Volumes ermöglichen es Containern, auf beständige Daten zuzugreifen und diese unabhängig von ihrem eigenen Lebenszyklus zu speichern.
Grundlagen und Typen von Kubernetes-Volumes
Ein Volume in Kubernetes ist ein Speicherbereich, der an einen oder mehrere Container innerhalb eines Pods gebunden ist.
Es gibt verschiedene Volume-Typen:
- emptyDir: Temporärer Speicher, der mit dem Pod gelöscht wird.
- hostPath: Zugriff auf das Dateisystem des Hosts.
- configMap/secret: Speicherung von Konfigurationsdaten und sensiblen Informationen.
- Persistent Volumes (PV): Speicherlösungen, die unabhängig von Pods existieren.
Dauerhafte Speicherung für Container mit PVs und PVCs
Für langlebige Daten bietet Kubernetes Persistent Volumes (PVs), die unabhängig von Pods existieren.
Anwendungen fordern Speicher über Persistent Volume Claims (PVCs) an, sodass Kubernetes automatisch eine passende Speichereinheit bereitstellt.
Automatisierte Speicherbereitstellung mit Storage Classes
Mit Storage Classes kann Kubernetes automatisch den passenden Speicher für Anwendungen bereitstellen.
Dies ist besonders nützlich in Cloud-Umgebungen, in denen dynamische Speicherzuweisungen erforderlich sind.
Netzwerk-Speicherlösungen für verteilte Umgebungen
In verteilten Systemen ist es oft notwendig, Speicher über mehrere Nodes hinweg zu nutzen.
Kubernetes unterstützt verschiedene Netzwerk-Speicherlösungen wie:
- NFS (Network File System): Einfache, weit verbreitete Speicherlösung.
- Ceph: Hochverfügbarer, skalierbarer Speicher.
- GlusterFS: Ein verteiltes Dateisystem mit hoher Flexibilität.
- Cloud Storage: Speicherlösungen von AWS, Google Cloud oder Azure.
Datenbanken mit StatefulSets verwalten
Datenbanken erfordern dauerhaften Speicher, der Pods auch nach Neustarts zugeordnet bleibt.
Hierfür bietet Kubernetes StatefulSets, die sicherstellen, dass Pods mit denselben Persistent Volumes neu gestartet werden.
CSI: Standardisierte Speicherintegration in Kubernetes
Das Container Storage Interface (CSI) ermöglicht es Kubernetes, nahtlos mit externen Speicheranbietern zu arbeiten.
Viele Cloud- und On-Premise-Speicherlösungen bieten mittlerweile native CSI-Treiber.
Sicherheitsmaßnahmen für gespeicherte Daten
Um gespeicherte Daten zu schützen, sind folgende Maßnahmen wichtig:
- Verschlüsselung at Rest und in Transit
- RBAC und Network Policies für Zugriffskontrolle
- Nur autorisierte Storage-Provider nutzen
Dynamische Anpassung von Speicherlösungen
Kubernetes erlaubt es, Speicherkapazitäten dynamisch anzupassen.
Storage Classes und StatefulSets helfen, wachsende Datenmengen effizient zu verwalten.
Effiziente Verwaltung und Nutzung von Kubernetes-Speicher
- Nutze Storage Classes für dynamische Speicherzuweisung.
- Setze StatefulSets für datenbankbasierte Workloads ein.
- Sichere Daten mit RBAC, Verschlüsselung und Network Policies.
- Überwache die Storage-Nutzung mit Prometheus und Grafana.
Fazit
Ein durchdachtes Speicherkonzept ist essenziell für produktive Kubernetes-Workloads. Mit Persistent Volumes, Storage Classes und StatefulSets kannst du dauerhafte Datenhaltung ermöglichen, ohne auf Flexibilität zu verzichten.
In den nächsten Artikeln werden wir uns detaillierter mit der Storage-Optimierung und Skalierung beschäftigen.
