PV与PVC知多少？解锁CKA认证考点攻略！

news2024/11/6 7:30:19

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理论

1、PV概念

持久卷（PersistentVolume，PV） 是集群中的一块存储，可以由管理员事先制备，或者使用存储类来动态制备。持久卷是集群资源，就像节点也是集群资源一样。PV 持久卷和普通的 Volume 一样，也是使用卷插件来实现的，只是它们拥有独立于任何使用PV的Pod的生命周期。

PV是对K8S存储资源的抽象，PV一般由运维人员创建和配置，供容器申请使用。
注意：PV没有命名空间限制！！！

2、PVC概念

持久卷申领（PersistentVolumeClaim，PVC） 表达的是用户对存储的请求。概念上与 Pod 类似。 Pod 会耗用节点资源，而 PVC 申领会耗用 PV 资源。Pod 可以请求特定数量的资源（CPU 和内存）；同样PVC申领也可以请求特定的大小和访问模式。

Pod 在使用 PVC 时必须与PVC在同一个Namespace下。
注意：PVC有命名空间限制！！！

3、PV与PVC的关系

PV相当于对磁盘的分区，PVC相当于APP（应用程序）向某个分区申请多少空间。比如说安装WPS程序时，一般会告知我们安装它需要多少存储空间，让你选择在某个磁盘下安装。如果将来某个分区磁盘满了，也不会影响别的分区磁盘的使用。一旦 PV 与PVC绑定，Pod就可以使用这个 PVC 了。如果在系统中没有满足 PVC 要求的 PV，PVC则一直处于 Pending 状态，直到系统里产生了一个合适的 PV。

PV与PVC的关系

4、StorageClass概念

K8S有两种存储资源的供应模式：静态模式和动态模式，资源供应的最终目的就是将适合的PV与PVC绑定：

静态模式：管理员预先创建许多各种各样的PV，等待PVC申请使用。
动态模式：管理员无须预先创建PV，而是通过StorageClass自动完成PV的创建以及与PVC的绑定。

StorageClass就是动态模式，根据PVC的需求动态创建合适的PV资源，从而实现存储卷的按需创建。

5、PV的访问模式

模式	解析
ReadWriteOnce（RWO）	可读可写，但只支持被单个节点挂载
ReadOnlyMany（ROX）	只读，可被多个节点挂载
ReadWriteMany（RWX）	多路可读可写,这种存储可以以读写的方式被多个节点共享、不是每一种存储都支持者三种方式，像共享方式，目前支持的还比较少，比较常用的是NFS，在pvc绑定pv时通常根据两个条件来判定，是存储的大小，另一个就是模式

6、PV的回收策略

策略	解析
Retain	不清除、保留volume（需要手动清除）
Recycle	删除数据，即rm -rf /thevolume/* （只有nfs和hostPath支持）
Delete	删除储存资源，比如删除aws ebs卷（只有aws EBS，GCE PD，Azure Disk和cinder支持）

7、PV的状态

状态	解析
Available	可用，没有被PVC绑定的空闲资源。
Bound	已绑定，已经被PVC绑定
Released	已释放，PVC被删除，但是资源还未被重新使用。
Failed	失败，自动回收失败

案例演示

NFS安装

本案例演示使用NFS作为后端的存储，在K8S所有节点上都要安装NFS客户端软件，下面采用控制平面作为NFS服务端。

在控制平面安装NFS服务端:

apt install nfs-kernel-server  nfs-common -y

并配置共享目录，编辑/etc/exports这个文件

/nfs/data *(rw,sync,no_root_squash)

这表示将 /data 目录共享给所有客户端，具有读写权限。

修改配置文件，需要执行下面的命令使其生效

exportfs -a

在所有的节点上安装NFS客户端

apt install nfs-common -y

节点上安装完后，通过执行如下命令验证NFS是否配置正确

node01 $ showmount -e 172.30.1.2
Export list for 172.30.1.2:
/nfs/data *
node01 $

上面的命令是列出NFS服务器所有的共享目录，172.30.1.2是NFS服务器的地址。

创建PV

下面创建一个用于持久化存储MYSQL数据的PV，大小为2Gi

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-pv
  labels:
    pv: mysql-pv
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: nfs-slow
  nfs:
    path: /nfs/data
    server: 172.30.1.2

执行PV的创建后，如下图，PV目前的状态为Available

创建PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
  labels:
    pv: mysql-pvc
spec:
  storageClassName: nfs-slow
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  selector:
    matchLabels:
      pv: mysql-pv

执行创建PVC命令后，pv的状态就从原来的Available变成Bound，如下图：

本来想通过标签的方式去关联PV和PVC的，但是，在v.1.29.0版本，通过标签的方式PVC的创建一直处于Pending中。最后通过查询官方文档通过storageClassName这个字段才成功Bound。

创建Deploy资源

在Deployment中调用PVC资源，mysql-deploy.yaml资源清单如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-deployment
  labels:
    app: mysql
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "@123456@"
        ports:
        - containerPort: 3306
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/mysql
          name: mysqlvolume
      volumes:
      - name: mysqlvolume
        persistentVolumeClaim: 
          claimName: mysql-pvc #使用的pvc名字

执行如下命令，提交资源清单返回结果如下：

CKA真题

持久卷PersistentVolume

真题截图

中文解析

切换 k8s 集群环境：kubectl config use-context hk8s
Task
创建一个 pv，名字为app-config，大小为 2Gi，访问权限为ReadWriteMany。Volume的类型为 hostPath，路径为 /srv/app-config。

官方参考文档

配置 Pod 以使用 PersistentVolume 作为存储

做题解答

切换K8s集群环境

kubectl config use-context hk8s

按照题目的要求，编写PV的资源清单

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name:  app-config
  labels:
    type: local
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  hostPath:
    path: "/srv/app-config"

提交PV资源清单

kubectl apply -f pv.yaml

通过下面的命令检查PV的状态。

持久卷申领（PVC）

真题截图

中文解析

切换 k8s 集群环境：kubectl config use-context ok8s
Task
创建一个名字为 pv-volume 的 pvc，指定 storageClass 为csi-hostpath-sc，大小为 10Mi。然后创建一个 Pod，名字为web-server，镜像为 nginx，并且挂载该 PVC 至 /usr/share/nginx/html，挂载的权限为 RedWriteOnce。之后通过 kubectl edit 或者 kubectl path 将 pvc 改成 70Mi，并且记录修改记录。

官方参考文档

配置 Pod 以使用 PersistentVolume 作为存储

做题解答

切换K8s集群环境

kubectl config use-context hk8s

按照题目的要求，编写PVC的资源清单

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pv-volume
spec:
  storageClassName: csi-hostpath-sc
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Mi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-server
spec:
  volumes:
    - name: html-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pv-volume
  containers:
    - name: web-server
      image: nginx
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: html-volume

提交资源清单

kubectl apply -f pod.yaml

修改PVC的容量从原来的10Mi改成70Mi

kubectl edit pvc pv-volume


--------
  resources:
    requests:
      storage: 70Mi
  storageClassName: csi-hostpath-sc
---------

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