将专用 Persistent Disk 用作临时卷

本页面介绍如何将外部存储硬件（例如 Compute Engine 永久性磁盘）用作 Google Kubernetes Engine (GKE) 工作负载中的临时卷。您应该已熟悉 Kubernetes 卷和 StorageClass。

何时在 Kubernetes 中使用临时存储空间

临时存储适用于工作负载仅在应用生命周期内需要数据的任何情况，例如数据处理流水线、机器学习作业、批处理、本地缓存或分析。默认情况下，GKE 节点启动磁盘的一部分可用作 Pod 中的临时存储空间。这种方法通常需要仔细规划空间。

借助 Kubernetes 通用临时卷，您可以使用 PersistentVolumeClaim 明确请求 Pod 的临时存储空间。GKE 会动态预配 Compute Engine 永久性磁盘，并将这些磁盘挂接到您的节点。此类临时存储在以下情况下非常有用：

您的工作负载具有高性能要求，因此您需要控制存储硬件。
您需要特定于容器的短期临时存储。
您需要避免使用 emptyDir 来预配临时存储空间。如果您希望多个容器共享临时存储中的数据，则 emptyDir 卷仍然很有用。
您需要比 GKE 内置默认值更多的临时存储容量。
您需要避免为标准模式 GKE 集群提前规划节点启动磁盘大小和类型。

GKE 中的临时存储空间类型

通常，您可以使用启动磁盘存储容量或专用永久性磁盘作为 Pod 和容器中的临时存储。下表介绍了它们之间的差异：

存储类型使用方法说明

启动磁盘 - 永久性磁盘

存储类型	使用方法	说明
启动磁盘 - 永久性磁盘	在 Pod 规范中使用 `emptyDir` 装载卷并请求所需的容量。如需了解相关说明，请参阅创建卷。	所请求的临时存储空间取自节点启动磁盘的预留部分。这是 Autopilot 和标准集群中的默认设置。如果 pod 具有较小的临时存储请求或您想要在 pod 中的多个容器之间共享临时数据，请使用此类型。 Autopilot 请求必须介于 10 MiB 到 10 GiB 之间。存储硬件类型已预先配置。 Standard 没有大小限制，但需要仔细规划节点启动磁盘大小和存储硬件类型。如需详细了解 GKE 如何计算节点启动磁盘中的临时存储预留，请参阅本地临时存储预留。
本地 SSD 磁盘数量	创建挂接了本地 SSD 磁盘和兼容机器系列的节点池。使用具有所需容量的 `emptyDir` 装载卷。使用 nodeSelector 将 Pod 放置在挂接了本地 SSD 磁盘的节点上。如需了解相关说明，请参阅使用本地 SSD 预配临时存储空间。	本地 SSD 磁盘使用固定的 375 GB 增量，标准模式 GKE 集群和运行 A100 (80 GB) GPU 的 Autopilot 节点支持该增量。如果您需要具有高吞吐量的临时存储，请使用此类型。如需了解详情，请参阅关于 GKE 的本地 SSD。
专用永久性磁盘	（可选）为硬件创建一个 Kubernetes StorageClass。在 Pod 规范中使用 `ephemeral` 卷类型装载卷。本文档介绍了如何请求此临时存储类型。	Google Cloud 会动态预配请求的外部硬件，将其挂接到您的节点，并将请求的卷装载到 Pod 中。如果 Pod 具有大型临时存储请求或想要控制底层永久性磁盘类型，请使用此类型。这些卷具有以下属性：在 Autopilot 模式和标准模式下高达 64 TiB 支持专用硬件（例如基于 SSD 的卷）。网络附加存储使用 Kubernetes 卷来获取存储空间，而不是使用 `emptyDir` 来共享节点启动磁盘。如需详细了解此临时卷类型，请参阅通用临时卷。

在 Pod 规范中使用 emptyDir 装载卷并请求所需的容量。

如需了解相关说明，请参阅创建卷。

所请求的临时存储空间取自节点启动磁盘的预留部分。这是 Autopilot 和标准集群中的默认设置。

如果 pod 具有较小的临时存储请求或您想要在 pod 中的多个容器之间共享临时数据，请使用此类型。

Autopilot

请求必须介于 10 MiB 到 10 GiB 之间。
存储硬件类型已预先配置。

Standard

没有大小限制，但需要仔细规划节点启动磁盘大小和存储硬件类型。

如需详细了解 GKE 如何计算节点启动磁盘中的临时存储预留，请参阅本地临时存储预留。

本地 SSD 磁盘数量

创建挂接了本地 SSD 磁盘和兼容机器系列的节点池。
使用具有所需容量的 emptyDir 装载卷。
使用 nodeSelector 将 Pod 放置在挂接了本地 SSD 磁盘的节点上。

如需了解相关说明，请参阅使用本地 SSD 预配临时存储空间。

本地 SSD 磁盘使用固定的 375 GB 增量，标准模式 GKE 集群和运行 A100 (80 GB) GPU 的 Autopilot 节点支持该增量。

如果您需要具有高吞吐量的临时存储，请使用此类型。

如需了解详情，请参阅关于 GKE 的本地 SSD。

专用永久性磁盘

（可选）为硬件创建一个 Kubernetes StorageClass。
在 Pod 规范中使用 ephemeral 卷类型装载卷。

本文档介绍了如何请求此临时存储类型。

Google Cloud 会动态预配请求的外部硬件，将其挂接到您的节点，并将请求的卷装载到 Pod 中。

如果 Pod 具有大型临时存储请求或想要控制底层永久性磁盘类型，请使用此类型。这些卷具有以下属性：

在 Autopilot 模式和标准模式下高达 64 TiB
支持专用硬件（例如基于 SSD 的卷）。
网络附加存储
使用 Kubernetes 卷来获取存储空间，而不是使用 emptyDir 来共享节点启动磁盘。

如需详细了解此临时卷类型，请参阅通用临时卷。

价格

您通过本指南中所述的通用临时卷预配的存储空间根据 Compute Engine 磁盘价格计费。

须知事项

在开始之前，请确保您已执行以下任务：

启用 Google Kubernetes Engine API。

启用 Google Kubernetes Engine API

如果您要使用 Google Cloud CLI 执行此任务，请安装并初始化 gcloud CLI。如果您之前安装了 gcloud CLI，请运行 gcloud components update 以获取最新版本。
注意：对于现有 gcloud CLI 安装，请务必设置 compute/region 和 compute/zone 属性。通过设置默认位置，您可以避免 gcloud CLI 中出现以下错误：One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location。

确保您拥有运行 1.23 或更高版本的 GKE Autopilot 或 Standard 集群。
确保您的 Google Cloud 项目中有足够的配额来提供给存储硬件。如需管理您的配额，请参阅查看项目的配额。

创建一个 StorageClass

通过创建自定义 Kubernetes StorageClass，您可以根据价格和性能要求指定要预配的存储类型。这是可选步骤，但建议您执行此步骤。如果要使用 GKE 默认 StorageClass（具有 pd-balanced 永久性磁盘类型），请跳过此步骤。

将以下清单保存为 ephemeral-pd-class.yaml：
```
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: ephemeral-ssd
provisioner: pd.csi.storage.gke.io
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true
parameters:
  type: STORAGE_TYPE
```
将 STORAGE_TYPE 替换为所需的永久性磁盘类型的名称，例如 pd-ssd。如需查看支持的类型列表，请参阅 Compute Engine 文档中的永久性磁盘类型。

创建 StorageClass：

kubectl create -f ephemeral-pd-class.yaml

在 Pod 中请求临时存储容量

如需预配、挂接外部硬件并用作临时存储空间，请将相应的卷添加到 Pod 清单，并将卷装载添加到容器规范中。

将以下清单保存为 ephemeral-ssd-deployment.yaml：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ephemeral-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      storage: ephemeral
  template:
    metadata:
      labels:
        storage: ephemeral
    spec:
      containers:
      - name: ephemeral-container
        image: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: 500m
            memory: 2Gi
            ephemeral-storage: 2Gi
        volumeMounts:
        - mountPath: "/short-term"
          name: ephemeral-volume
      volumes:
      - name: ephemeral-volume
        ephemeral:
          volumeClaimTemplate:
            metadata:
              labels:
                type: ephemeral
            spec:
              accessModes: ["ReadWriteOnce"]
              storageClassName: "ephemeral-ssd"
              resources:
                requests:
                  storage: 1Ti

此清单会创建一个新的 Kubernetes PersistentVolumeClaim，用于请求名为 ephemeral-volume 且具有以下属性的新 PersistentVolume：

spec.volumes.ephemeral：ephemeral 卷类型。
.spec.accessModes：卷访问模式，用于确定 Pod 的读写权限和节点之间的卷共享。本示例使用 ReadWriteOnce，它会将 PersistentVolume 装载到单个节点，以供节点上的一个或多个 Pod 访问。如需了解详情，请参阅访问模式。
.spec.storageClassName：（可选）您创建的 StorageClass 的名称。如果省略此字段，GKE 会使用默认 StorageClass 并预配 pd-balanced 永久性磁盘。
.spec.resources.requests.storage：所需的存储空间容量。

创建 Deployment：

kubectl create -f ephemeral-ssd-deployment.yaml

GKE 预配一个满足 PersistentVolumeClaim 要求的 Compute Engine 磁盘，并将该磁盘挂接到节点。GKE 会将卷装载到 Pod 中，并为容器提供请求的容量。

验证 GKE 是否已装载临时卷

在 Pod 中创建 shell 会话：

kubectl exec -it deploy/ephemeral-deployment -- bash

检查装载的卷：

df -h

输出类似于以下内容：

Filesystem                Size      Used Available Use% Mounted on
...
/dev/sdb               1006.9G     28.0K   1006.8G   0% /short-term
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/hosts
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /dev/termination-log
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/hostname
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/resolv.conf
...

退出 shell 会话：
```
exit
```

后续步骤

了解 GKE 中可用的存储方案