k8s pv pvc的介绍|动态存储|静态存储
- 1 emptyDir存储卷
- 2 hostPath存储卷
- 3 nfs共享存储卷
- 4 PVC 和 PV
- NFS使用PV和PVC
- 4 搭建 StorageClass + NFS，实现 NFS 的动态 PV 创建
1 emptyDir存储卷
当Pod被分配给节点时，首先创建emptyDir卷，并且只要该Pod在该节点上运行，该卷就会存在。正如卷的名字所述，它最初是空的。Pod 中的容器可以读取和写入emptyDir卷中的相同文件，尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod 时，emptyDir中的数据将被永久删除。
mkdir /opt/volumes
cd /opt/volumes
vim pod-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-emptydir
labels:
app: myapp
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- name: http
containerPort: 80
volumeMounts:
- name: ck
mountPath: /usr/share/nginx/html/
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: ck
mountPath: /data/
command:
- /bin/sh
- -c
- while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 3;done
volumes:
- name: ck
emptyDir: {}
kubectl apply -f pod-emptydir.yaml
kubectl get pods -o wide
2 在上面定义了2个容器，其中一个容器是输入日期到index.html中，然后验证访问nginx的html是否可以获取日期。以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享。
curl 10.244.1.5
2 hostPath存储卷
hostPath卷将 node 节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中。
hostPath可以实现持久存储，但是在node节点故障时，也会导致数据的丢失。
1 在 node01 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node01.kgc.com' > /data/pod/volume1/index.html
2 在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.kgc.com' > /data/pod/volume1/index.html
3 创建 Pod 资源
vim pod-hostpath.yaml
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hostpath
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
readOnly: false
volumes:
- name: html
hostPath:
path: /data/pod/volume1
type: Directory
4 访问测试
kubectl get pods -o wide
5 curl
3 nfs共享存储卷
1 在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes
vim /etc/exports
/data/volumes 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
showmount -e
Export list for stor01:
/data/volumes 192.168.10.0/24
2 在node01和node02上操作
实现ip映射
echo '192.168.10.40 stor01' >> /etc/hosts
3 master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-vol-nfs
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
volumeMounts:
- name: html-nfs
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html-nfs
nfs:
server: stor01
path: /data/volumes
kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml
1 在nfs服务器上创建index.html
cd /data/volumes
vim index.html
<h1> nfs stor01</h1>
2 master节点操作
curl
3 kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml #删除nfs相关pod，再重新创建，可以得到数据的持久化存储
4 kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml
5 在curl一边发现内容还在，实现了持久化存储
4 PVC 和 PV
PV 全称叫做 Persistent Volume，持久化存储卷。它是用来描述或者说用来定义一个存储卷的，这个通常都是由运维工程师来定义。
PVC 的全称是 Persistent Volume Claim，是持久化存储的请求。它是用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储。
PVC 的使用逻辑：在 Pod 中定义一个存储卷（该存储卷类型为 PVC），定义的时候直接指定大小，PVC 必须与对应的 PV 建立关系，PVC 会根据配置的定义去 PV 申请，而 PV 是由存储空间创建出来的。PV 和 PVC 是 Kubernetes 抽象出来的一种存储资源。
上面介绍的PV和PVC模式是需要运维人员先创建好PV，然后开发人员定义好PVC进行一对一的Bond，但是如果PVC请求成千上万，那么就需要创建成千上万的PV，对于运维人员来说维护成本很高，Kubernetes提供一种自动创建PV的机制，叫StorageClass，它的作用就是创建PV的模板。
创建 StorageClass 需要定义 PV 的属性，比如存储类型、大小等；另外创建这种 PV 需要用到的存储插件，比如 Ceph 等。 有了这两部分信息，Kubernetes 就能够根据用户提交的 PVC，找到对应的 StorageClass，然后 Kubernetes 就会调用 StorageClass 声明的存储插件，自动创建需要的 PV 并进行绑定。
PV是集群中的资源。 PVC是对这些资源的请求，也是对资源的索引检查。
PV和PVC之间的相互作用遵循这个生命周期：
Provisioning（配置）---> Binding（绑定）---> Using（使用）---> Releasing（释放） ---> Recycling（回收）
●Provisioning，即 PV 的创建，可以直接创建 PV（静态方式），也可以使用 StorageClass 动态创建
●Binding，将 PV 分配给 PVC
●Using，Pod 通过 PVC 使用该 Volume，并可以通过准入控制StorageProtection（1.9及以前版本为PVCProtection） 阻止删除正在使用的 PVC
●Releasing，Pod 释放 Volume 并删除 PVC
●Reclaiming，回收 PV，可以保留 PV 以便下次使用，也可以直接从云存储中删除
根据这 5 个阶段，PV 的状态有以下 4 种：
●Available（可用）：表示可用状态，还未被任何 PVC 绑定
●Bound（已绑定）：表示 PV 已经绑定到 PVC
●Released（已释放）：表示 PVC 被删掉，但是资源尚未被集群回收
●Failed（失败）：表示该 PV 的自动回收失败
//一个PV从创建到销毁的具体流程如下：
1、一个PV创建完后状态会变成Available，等待被PVC绑定。
2、一旦被PVC邦定，PV的状态会变成Bound，就可以被定义了相应PVC的Pod使用。
3、Pod使用完后会释放PV，PV的状态变成Released。
4、变成Released的PV会根据定义的回收策略做相应的回收工作。有三种回收策略，Retain、Delete和Recycle。Retain就是保留现场，K8S集群什么也不做，等待用户手动去处理PV里的数据，处理完后，再手动删除PV。Delete策略，K8S会自动删除该PV及里面的数据。Recycle方式，K8S会将PV里的数据删除，然后把PV的状态变成Available，又可以被新的PVC绑定使用。
kubectl explain pv #查看pv的定义方式
FIELDS:
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata: #由于 PV 是集群级别的资源，即 PV 可以跨 namespace 使用，所以 PV 的 metadata 中不用配置 namespace
name:
spec
kubectl explain pv.spec #查看pv定义的规格
spec:
nfs:（定义存储类型）
path:（定义挂载卷路径）
server:（定义服务器名称）
accessModes:（定义访问模型，有以下三种访问模型，以列表的方式存在，也就是说可以定义多个访问模式）
- ReadWriteOnce #（RWO）存储可读可写，但只支持被单个 Pod 挂载
- ReadOnlyMany #（ROX）存储可以以只读的方式被多个 Pod 挂载
- ReadWriteMany #（RWX）存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享 注：官网
#nfs 支持全部三种；iSCSI 不支持 ReadWriteMany（iSCSI 就是在 IP 网络上运行 SCSI 协议的一种网络存储技术）；HostPath 不支持 ReadOnlyMany 和 ReadWriteMany。
capacity:（定义存储能力，一般用于设置存储空间）
storage: 2Gi （指定大小）
storageClassName: （自定义存储类名称，此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV）
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain #回收策略（Retain/Delete/Recycle）
#Retain（保留）：当删除与之绑定的PVC时候，这个PV被标记为released（PVC与PV解绑但还没有执行回收策略）且之前的数据依然保存在该PV上，但是该PV不可用，需要手动来处理这些数据并删除该PV。
#Delete（删除）：删除与PV相连的后端存储资源（只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持）
#Recycle（回收）：删除数据，效果相当于执行了 rm -rf /thevolume/* （只有 NFS 和 HostPath 支持）
kubectl explain pvc #查看PVC的定义方式
KIND: PersistentVolumeClaim
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion
kind
metadata
spec
#PV和PVC中的spec关键字段要匹配，比如存储（storage）大小、访问模式（accessModes）、存储类名称（storageClassName）
kubectl explain pvc.spec
spec:
accessModes: （定义访问模式，必须是PV的访问模式的子集）
resources:
requests:
storage: （定义申请资源的大小）
storageClassName: （定义存储类名称，此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV）
NFS使用PV和PVC
1、配置nfs存储
mkdir v{1,2,3,4,5}
vim /etc/exports
/data/volumes/v1 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
exportfs -arv
showmount -e
2、定义PV
1 这里定义5个PV，并且定义挂载的路径以及访问模式，还有PV划分的大小。
vim pv-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv001
labels:
name: pv001
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v1
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv002
labels:
name: pv002
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v2
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv003
labels:
name: pv003
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v3
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv004
labels:
name: pv004
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v4
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv005
labels:
name: pv005
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v5
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 5Gi
2 kubectl apply -f pv-demo.yaml
3 kubectl get pv
1 定义PVC
//这里定义了pvc的访问模式为多路读写，该访问模式必须在前面pv定义的访问模式之中。定义PVC申请的大小为2Gi，此时PVC会自动去匹配多路读写且大小为2Gi的PV，匹配成功获取PVC的状态即为Bound
vim pod-vol-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mypvc
namespace: default
spec:
accessModes: ["ReadWriteMany"]
resources:
requests:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-pvc
spec:
volumes:
- name: pvc-storage
persistentVolumeClaim:
clainName: mypvc
containers:
- name: myapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
name: http
volumeMounts:
- mountPath: /usr/share/nginx/html
name: pvc-storage
2 kubectl apply -f pod-vol-pvc.yaml
3 kubectl get pv
4 kubectl get pvc
1 测试访问
在存储服务器上stort上创建index.html，并写入数据，通过访问Pod进行查看，可以获取到相应的页面。
cd /data/volumes/v3/
echo "welcome to use pv3" > index.html
2 在master上获取pod信息并验证
kubectl get pods -o wide
curl pvc的ip
注意！！master节点要添加pv的ip映射，不然验证不了效果。
4 搭建 StorageClass + NFS，实现 NFS 的动态 PV 创建
Kubernetes 本身支持的动态 PV 创建不包括 NFS，所以需要使用外部存储卷插件分配PV。详见：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/
卷插件称为 Provisioner（存储分配器），NFS 使用的是 nfs-client，这个外部卷插件会使用已经配置好的 NFS 服务器自动创建 PV。
Provisioner：用于指定 Volume 插件的类型，包括内置插件（如 kubernetes.io/aws-ebs）和外部插件（如 external-storage 提供的 ceph.com/cephfs）。
1、在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务
mkdir /opt/k8s
chmod 777 /opt/k8s/
vim /etc/exports
/opt/k8s 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash,sync)
systemctl restart nfs
1 创建 Serice Account，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限，设置 nfs-client 对 PV，PVC，StorageClass 等的规则
vim nfs-client-rbac.yaml
#创建 Service Account 账户，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: nfs-client-provisioner
---
#创建集群角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumes"]
verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumeclaims"]
verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
- apiGroups: ["storage.k8s.io"]
resources: ["storageclasses"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["events"]
verbs: ["list", "watch", "create", "update", "patch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["endpoints"]
verbs: ["create", "delete", "get", "list", "watch", "patch", "update"]
---
#集群角色绑定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrolebinding
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: nfs-client-provisioner
namespace: default
roleRef:
kind: ClusterRole
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
2 kubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml
3 kubectl get sa
使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner
NFS Provisione(即 nfs-client)，有两个功能：一个是在 NFS 共享目录下创建挂载点(volume)，另一个则是将 PV 与 NFS 的挂载点建立关联。
#由于 1.20 版本启用了 selfLink，所以 k8s 1.20+ 版本通过 nfs provisioner 动态生成pv会报错，解决方法如下：
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:
containers:
- command:
- kube-apiserver
- --feature-gates=RemoveSelfLink=false #添加这一行
2 kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
3 kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system
4 kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver
1 创建 NFS Provisioner
vim nfs-client-provisioner.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
name: nfs-client-provisioner
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nfs-client-provisioner
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: nfs-client-provisioner
spec:
serviceAccountName: nfs-client-provisioner #指定Service Account账户
containers:
- name: nfs-client-provisioner
image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: nfs-client-root
mountPath: /persistentvolumes
env:
- name: PROVISIONER_NAME
value: nfs-storage #配置provisioner的Name，确保该名称与StorageClass资源中的provisioner名称保持一致
- name: NFS_SERVER
value: stor01 #配置绑定的nfs服务器
- name: NFS_PATH
value: /opt/k8s #配置绑定的nfs服务器目录
volumes: #申明nfs数据卷
- name: nfs-client-root
nfs:
server: stor01
path: /opt/k8s
2 kubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml
3 kubectl get pod
1 创建 StorageClass，负责建立 PVC 并调用 NFS provisioner 进行预定的工作，并让 PV 与 PVC 建立关联
vim nfs-client-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: nfs-client-storageclass
provisioner: nfs-storage #这里的名称要和provisioner配置文件中的环境变量PROVISIONER_NAME保持一致
parameters:
archiveOnDelete: "false" #false表示在删除PVC时不会对数据进行存档，即删除数据
kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml
kubectl get storageclass
1 创建 PVC 和 Pod 测试
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: test-nfs-pvc
spec:
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs-client-PROVISIONER #关联StorageClass对象
resources:
requests:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-storageclass-pod
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command:
- "/bin/sh"
- "-c"
args:
- "sleep 3600"
volumeMounts:
- name: nfs-pvc
mountPath: /mnt
restartPolicy: Never
volumes:
- name: nfs-pvc
persistentVolumeClaim:
claimName: test-nfs-pvc #与PVC名称保持一致
2 kubectl apply -f test-pvc-pod.yaml
3PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间
kubectl get pvc
4 查看 NFS 服务器上是否生成对应的目录，自动创建的 PV 会以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName} 的目录格式放到 NFS 服务器上
ls /opt/k8s/
5 进入 Pod 在挂载目录 /mnt 下写一个文件，然后查看 NFS 服务器上是否存在该文件
kubectl exec -it test-storageclass-pod sh
/ # cd /mnt/
/mnt # echo 'this is test file' > test.txt
6 发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功
cat /opt/k8s/test.txt
