kubernetes系列11—PV和PVC詳解

Kubernetes NFS · 發表 2019-01-31 17:10:00

摘要：本文收錄在容器技術學習系列文章總目錄 ...

1、認識PV/PVC/StorageClass

1.1介紹

管理儲存是管理計算的一個明顯問題。該 PersistentVolume子系統為使用者和管理員提供了一個 API ，用於抽象如何根據消費方式提供儲存的詳細資訊。為此，我們引入了兩個新的 API資源 ： PersistentVolume和 PersistentVolumeClaim

PersistentVolume（ PV ）是叢集中由管理員配置的 一段網路儲存 。它是叢集中的資源，就像節點是叢集資源一樣。 PV是容量外掛，如 Volumes ，但其生命週期獨立於使用 PV 的任何單個 pod 。此 API 物件捕獲儲存實現的詳細資訊，包括 NFS ， iSCSI 或特定於雲提供程式的儲存系統。

PersistentVolumeClaim（ PVC ）是由 使用者進行儲存的請求 。它類似於 pod。 Pod 消耗節點資源， PVC 消耗 PV 資源。 Pod 可以請求特定級別的資源（ CPU 和記憶體）。宣告可以請求特定的大小和訪問模式（例如，可以一次讀 / 寫或多次只讀）。

雖然 PersistentVolumeClaims允許使用者使用抽象儲存資源，但是 PersistentVolumes 對於不同的問題，使用者通常需要具有不同屬性（例如效能）。群集管理員需要能夠提供各種 PersistentVolumes 不同的方式，而不僅僅是大小和訪問模式，而不會讓使用者瞭解這些卷的實現方式。對於這些需求，有 StorageClass 資源。

StorageClass為管理員提供了一種描述他們提供的儲存的 “ 類 ” 的方法。不同的類可能對映到服務質量級別，或備份策略，或者由群集管理員確定的任意策略。 Kubernetes 本身對於什麼類別代表是不言而喻的。這個概念有時在其他儲存系統中稱為 “ 配置檔案 ” 。

PVC和 PV 是一一對應的。

1.2生命週期

PV是群集中的資源。 PVC 是對這些資源的請求，並且還充當對資源的檢查。 PV 和 PVC 之間的相互作用遵循以下生命週期：

Provisioning ——-> Binding ——–>Using——>Releasing——>Recycling

供應準備 Provisioning ---通過叢集外的儲存系統或者雲平臺來提供儲存持久化支援。
- -靜態提供 Static ：叢集管理員建立多個 PV 。它們攜帶可供叢集使用者使用的真實儲存的詳細資訊。它們存在於 Kubernetes API 中，可用於消費
- -動態提供 Dynamic ：當管理員建立的靜態 PV 都不匹配使用者的 PersistentVolumeClaim 時，叢集可能會嘗試為 PVC 動態配置卷。此配置基於 StorageClasses ： PVC 必須請求一個類，並且管理員必須已建立並配置該類才能進行動態配置。要求該類的宣告有效地為自己禁用動態配置。
繫結 Binding ---使用者建立 pvc 並指定需要的資源和訪問模式。在找到可用 pv 之前， pvc 會保持未繫結狀態。
使用 Using ---使用者可在 pod 中像 volume 一樣使用 pvc 。
釋放 Releasing ---使用者刪除 pvc 來回收儲存資源， pv 將變成 “released” 狀態。由於還保留著之前的資料，這些資料需要根據不同的策略來處理，否則這些儲存資源無法被其他 pvc 使用。
回收 Recycling ---pv可以設定三種回收策略：保留（ Retain ），回收（ Recycle ）和刪除（ Delete ）。
- -保留策略：允許人工處理保留的資料。
- -刪除策略：將刪除 pv 和外部關聯的儲存資源，需要外掛支援。
- -回收策略：將執行清除操作，之後可以被新的 pvc 使用，需要外掛支援。

注：目前只有 NFS和 HostPath 型別卷支援回收策略， AWS EBS,GCE PD,Azure Disk 和 Cinder 支援刪除 (Delete) 策略。

1.3 PV型別

GCEPersistentDisk
AWSElasticBlockStore
AzureFile
AzureDisk
FC (Fibre Channel)
Flexvolume
Flocker
NFS
iSCSI
RBD (Ceph Block Device)
CephFS
Cinder (OpenStack block storage)
Glusterfs
VsphereVolume
Quobyte Volumes
HostPath (Single node testing only – local storage is not supported in any way and WILL NOT WORK in a multi-node cluster)
Portworx Volumes
ScaleIO Volumes
StorageOS

1.4 PV卷階段狀態

Available –資源尚未被 claim 使用
Bound –卷已經被繫結到 claim 了
Released – claim被刪除，卷處於釋放狀態，但未被叢集回收。
Failed –卷自動回收失敗

2、演示：建立PV

nfs伺服器在上一篇已經部署，詳情請看上一篇部落格。

2.1 準備 nfs 服務

（ 1）在 nfs 伺服器上先建立儲存卷對應的目錄

[root@nfs ~]# cd /data/volumes/
[root@nfs volumes]# mkdir v{1,2,3,4,5}
[root@nfs volumes]# ls
index.htmlv1v2v3v4v5
[root@nfs volumes]# echo "<h1>NFS stor 01</h1>" > v1/index.html 
[root@nfs volumes]# echo "<h1>NFS stor 02</h1>" > v2/index.html 
[root@nfs volumes]# echo "<h1>NFS stor 03</h1>" > v3/index.html 
[root@nfs volumes]# echo "<h1>NFS stor 04</h1>" > v4/index.html 
[root@nfs volumes]# echo "<h1>NFS stor 05</h1>" > v5/index.html

（ 2）修改 nfs 的配置

[root@nfs volumes]# vim /etc/exports
/data/volumes/v1192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)

（ 3）檢視 nfs 的配置

[root@nfs volumes]# exportfs -arv
exporting 192.168.130.0/24:/data/volumes/v5
exporting 192.168.130.0/24:/data/volumes/v4
exporting 192.168.130.0/24:/data/volumes/v3
exporting 192.168.130.0/24:/data/volumes/v2
exporting 192.168.130.0/24:/data/volumes/v1

（ 4）是配置生效

[root@nfs volumes]# showmount -e
Export list for nfs:
/data/volumes/v5 192.168.130.0/24
/data/volumes/v4 192.168.130.0/24
/data/volumes/v3 192.168.130.0/24
/data/volumes/v2 192.168.130.0/24
/data/volumes/v1 192.168.130.0/24

2.2 在master上建立 PV

（ 1）編寫 yaml 檔案，並建立 pv

建立 5個 pv ，儲存大小各不相同，是否可讀也不相同

[root@master volumes]# vim pv-damo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv001
labels:
name: pv001
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v1
server: nfs
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv002
labels:
name: pv002
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v2
server: nfs
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 5Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv003
labels:
name: pv003
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v3
server: nfs
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 20Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv004
labels:
name: pv004
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v4
server: nfs
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 10Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv005
labels:
name: pv005
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v5
server: nfs
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 15Gi
[root@master volumes]# kubectl apply -f pv-damo.yaml
persistentvolume/pv001 created
persistentvolume/pv002 created
persistentvolume/pv003 created
persistentvolume/pv004 created
persistentvolume/pv005 created

（ 2）查詢驗證

[root@master ~]# kubectl get pv
NAMECAPACITYACCESS MODESRECLAIM POLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGE
pv0015GiRWO,RWXRetainAvailable9s
pv0025GiRWORetainAvailable9s
pv0035GiRWO,RWXRetainAvailable9s
pv00410GiRWO,RWXRetainAvailable9s
pv00515GiRWO,RWXRetainAvailable9s

3、建立PVC，繫結PV

（ 1）編寫 yaml 檔案，並建立 pvc

建立一個 pvc，需要 6G 儲存；所以不會匹配 pv001 、 pv002 、 pv003

[root@master volumes]# vim vol-pvc-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mypvc
namespace: default
spec:
accessModes: ["ReadWriteMany"]
resources:
requests:
storage: 6Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: vol-pvc
namespace: default
spec:
volumes:
- name: html
persistentVolumeClaim:
claimName: mypvc
containers:
- name: myapp
image: ikubernetes/myapp:v1
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-pvc-demo.yaml
persistentvolumeclaim/mypvc created
pod/vol-pvc created

（ 2）查詢驗證： pvc 已經繫結到 pv004 上

[root@master ~]# kubectl get pvc
NAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESS MODESSTORAGECLASSAGE
mypvcBoundpv00410GiRWO,RWX24s
[root@master ~]# kubectl get pv
NAMECAPACITYACCESS MODESRECLAIM POLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGE
pv0015GiRWO,RWXRetainAvailable1m
pv0025GiRWORetainAvailable1m
pv0035GiRWO,RWXRetainAvailable1m
pv00410GiRWO,RWXRetainBounddefault/mypvc1m
pv00515GiRWO,RWXRetainAvailable1m

（ 3）查詢業務驗證

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE
vol-pvc1/1Running059s10.244.2.117node2
[root@master ~]# curl 10.244.2.117
<h1>NFS stor 04</h1>

本篇本來還想再寫2個特色的儲存卷 configmap和secret 的解析和使用，但是博主今天又些急事，改天在下一篇補上；本篇內容有些少，還望大家見諒~