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In der sich stetig weiterentwickelnden Container-Orchestrations-Landschaft hat sich Kubernetes als der klare Vorläufer erwiesen. Die unangefochtene Flexibilität beim Managen, Deployen und Skalieren der Anwendungen steht nach wie vor für sich. Allerdings kommen einige einzigarte Herausforderungen beim Navigieren von Kubernetes auf, wenn es auf‘s Storage Management zugeht. Ein geschickter Ansatz für’s Storage Management ist essentiell, um nahtlose Abläufe der Services und Anwendungen gewährleisten zu können.

Dies vorangestellt erforschen wir nun einige der besten Praktiken für’s Kubernetes Storage Management.

1. Persistent Storage Mechanismen in Kubernetes verstehen

Die fundamentalen Konzepte zu verstehen ist zentral für das spätere Eintauchen in geeignete Storage-Strategien:

Persistent Volumes (PVs): Stellen Sie sich diese als von Administratoren geschaffene und erhaltene Storage Ressourcen vor. Sie sollen einzelne Pods überdauern und bieten eine Vielzahl an Storage Lösungsansätzen von Rook Ceph und Loghorn Persisten Disk bis hin zu weiteren Cloud Storage Optionen.

Persistent Volume Claims (PVCs): PVCs werden genutzt, um spezifische Storage-Kapazitäten sowie Zugriffsmethoden anzufragen und sind somit integral für Pods. Sie binden PVs und nutzen diese auch nachfolgend.

Zugriff-Modi: Kubernetes bietet verschiedenste Access Modes, um den variierenden Anforderungen Ihrer App gerecht werden zu können. Manche der geläufigsten sehen Sie hier:

• ReadWriteOnce (RWO): Das Volume kann im read-write Modus von einem einzelnen Node gemountet werden. Dies bedeutet, dass jeweils nur ein Node zu gegebener Zeit darauf schreiben kann. 
• ReadWriteMany (RWX): Das Volume kann im read-write Modus von mehreren Nodes gemountet werden, was es wiederum ermöglicht, gleichzeitig darauf zu schreiben.
• ReadOnlyMany (ROX): Mehrere Nodes können das Volume im read-only Modus nutzen, was zur Folge hat, dass alle Nodes lediglich davon ablesen können, wenn auch gleichzeitig.
• Object Storage: Abgesehen vom traditionellen Datei-System und Block Storage, können die Kubernetes-eigenen Anwendungen auch den Object Storage optimieren. Das ist besonders nützlich beim Ablegen von unstrukturierten Daten wie Multi-Media-Inhalten, Web Assets oder Backups.

2. Wählen Sie die geeignete Storage-Class

Die Anforderungen des Storage können bedeutsam variieren zwischen Anwendungen. Mithilfe von Kubernetes‘ Storage Classes können auch diese unterschiedlichen Ansprüche bewältigt werden.

Dynamisch-verteilter Storage: Kubernetes zeigt Ihnen, was es kann, indem es den Storage flexibel und on-demand anhand der vorgegebenen Storage Class zur Verfügung stellt. Die dynamische Komponente negiert den manuellen Einschritt-Zwang.

Statische Ausgabe: Traditionell erstellt der Administrator eine Anzahl an PV’s im Vorneherein. Diese Volumes können von Pods ganz nach ihren Storage Anforderungen ergriffen werden.

3. Data Redundancy gewährleisten

Es besteht kein Kompromiss-Spielraum bei der Gewährleistung von Data Redundancy. Sollte die Hardware einmal einen unerwartenden Ausfall oder Fehler erleben, sind es diese redundanten Data Copies, die das Blatt zum Guten wenden können.

Replikation: Eine robuste Herangehensweise wäre die Replikation, bei der mehrere Data Copies auf verschiedenen Nodes oder sogar dafür ausgelegten Rechenzentren abgelegt werden. 

Erasure Coding: Eine weitere Data-Protection Methode, welche Daten fragmentiert, diese Daten mit redundanten Stücken erweitert und auf einem verteilten Storage System ablegt.  Dies erlaubt das Zurückholen von Daten, selbst wenn manche der Fragmente zuvor verloren gegangen sind.

4. Regelmäßige Backups Ihrer Volumes

Die Wichtigkeit von Data Backups kann nicht oft genug betont werden. PVs, trotz ihrer Beständigkeit, können genauso Opfer von Data Corruption oder ungewollten Löschungen werden.

Backup Lösungen: Optimierungs-Tools wie Stash, Velero oder Kasten, welche speziell darauf ausgelegt sind, Backups einfach und regelmäßige Backups von Kubernetes Volumes durchzuführen.

5. Storage-Kapazitäten planen und überwachen

Ebenso nicht zu unterschätzen ist das kontinuierliche Überwachen ihrer Storage-Kapazitäten. Diese Maßnahme bildet die vorderste Front bei der Verteidigung gegen potentielle Storage Anomalien.

Storage Metrics: Tools wie Prometheus, sofern sie mit Grafana vereint werden, können unglaublich stark wirken, indem sie wichtige Metrics für Storage Systeme erstellen.

Planen der Kapazitäten: Bleiben Sie am Ball bei den Trends von Storage Nutzung. Indem Sie Bedürfnisse bereits erwarten, können Sie vorzeitig Kapazitäts-Optimierungen vornehmen und unerwartete Situationen vermeiden.

6. Optimieren von Storage Performance

Ziehen sie die besonderen Input/Output-Bedürfnisse ihrer Anwendung in Betracht und planen Sie ihre Storage Lösungen entsprechend.

Hohe Input/Output-Anwendungen: Für Daten-intensive Anwendungen und Databanken, sollten Sie schnellere Storage Optionen wie SSDs in Betracht ziehen.

Archival Data: Daten, welche unregelmäßig genutzt werden oder von niederer Wichtigkeit sind, könnten mit langsameren Storage Lösungen zureichend bedient sein.

7. Das „Noisy Neighbor“-Problem bewältigen

In geteilten Storage Ökosystemen, kann das „Noisy Neighbor“-Problem recht anstrengend werden. Eine einzelne Anwendung can riesige Chunks an IOPS horten und somit andere performance-technisch regelrecht am Hungertuch nagen lassen. 

Rate Limiting & QoS Policies: Implementieren Sie diese für eine ausbalancierte und gerechte Verteilung aller Storage Ressources zwischen Anwendungen.

8. Kubernetes Enhancements verfolgen

Mit Kubernetes als sich stetig entwickelnde Platform ist es zwingend notwendig, auf dem Laufenden zu bleiben. Jeder neue Release kann eine Vielzahl an Verbesserungen, Features und wichtigen Security Patches mit sich bringen.

9. Storage Quotas beifügen

Storage Quotas sind besonders in Multi-Tenant-Kuberenetes Clustern von unschätzbarem Wert. 

Ressourcen-Quotas: Dieses Feature in Kubernetes gewährleistet, dass einzelne Nutzer oder das Team als Gesamtes nicht all den verfügbaren Storage erschöpfen und somit Ressourcen-Crunches herbeiführen.

10. Halten Sie einen Notfallplan für den Worst Case bereit

Alle Vormaßnahmen der Welt können nicht verhindern, dass unvorhergesehene Events nicht auch mal zum Chaos führen.

Recovery Strategy: Halten Sie stets einen Notfallplan parat, mit Schritten zur Wiederherstellung der Abläufe in der kurzmöglichsten Donwtime.

11. Verschlüsseln Sie ihre Daten

Datenverschlüsselung, sowohl at rest als auch im Transit, sind essential zum Schutz gegen bösartige Bedrohungen.

Verschlüsselungsansätze: Kubernetes bietet zahlreiche native Optionen und auch Third-Party Tools können die Datenverschlüsselung weiter ausbauen. 

12. Testing is unabdingbar

Es ist eine kardinelle Regel der IT – testen sie stets ihre Setups. Selbiges gilt für den Storage in Kubernetes. Fordern Sie die Grenzen ihrer Storage-Solutions heraus, simulieren Sie potentielle Ausfälle, und validieren Sie ihre Wiederherstellungsprozedere. 

Zusammengefasst lässt sich sagen

Kubernetes-Storage zu navigieren mag zunächst erschreckend wirken aber mit den richtigen Strategien und Praktiken können Sie dies meistern. Diese bewährten Methoden zielen darauf ab, Sie mit dem nötigen Wissen und den Einsichten zu bewaffnen, welche Sie zum gerechten Managen des Storages benötigen. Erinnern Sie sich daran, dass die Welt von Kubernetes stetig wächst und sich weit erstreckt, also informieren Sie sich regelmäßig und bleiben Sie flexibel. Dann steht Ihrem Erfolg nichts im Weg.