云原生技術(shù)持久化存儲(chǔ)PV與PVC

更新時(shí)間：2022年03月18日 15:25:51 作者：、重明

這篇文章主要介紹了云原生技術(shù)持久化存儲(chǔ)PV與PVC

1.PV與PVC

PV：

持久卷（PersistentVolume）簡(jiǎn)稱PV，是集群中的一塊存儲(chǔ)，可以由管理員事先供應(yīng)。
可以配置NFS、Ceph等常用存儲(chǔ)配置，相對(duì)于volumes，提供了更多的功能，如生命周期管理、大小的限制。

PV 卷的供應(yīng)有兩種方式：靜態(tài)供應(yīng)或動(dòng)態(tài)供應(yīng)。

靜態(tài)：

集群管理員預(yù)先創(chuàng)建許多PV，在PV的定義中能夠體現(xiàn)存儲(chǔ)資源的特性。

動(dòng)態(tài)：

集群管理員無(wú)須預(yù)先創(chuàng)建PV，而是通過(guò)StorageClass的設(shè)置對(duì)后端存儲(chǔ)資源進(jìn)行描述，標(biāo)記存儲(chǔ)的類型和特性。用戶通過(guò)創(chuàng)建PVC對(duì)存儲(chǔ)類型進(jìn)行申請(qǐng)，系統(tǒng)將自動(dòng)完成PV的創(chuàng)建及與PVC的綁定。如果PVC聲明的Class為空""，則說(shuō)明PVC不使用動(dòng)態(tài)模式。

PVC：

持久卷申領(lǐng)（PersistentVolumeClaim，PVC）表達(dá)的是用戶對(duì)存儲(chǔ)的請(qǐng)求。就像Pod消耗Node的資源一樣，PVC消耗PV資源。PVC可以申請(qǐng)存儲(chǔ)空間的大小（size）和訪問(wèn)模式。

在這里插入圖片描述

由管理員創(chuàng)建PV連接到后端存儲(chǔ)，使用人員或管理員創(chuàng)建PVC使用PV資源。

2.PV資源回收

當(dāng)用戶不再使用其存儲(chǔ)卷時(shí)，他們可以從 API 中將 PVC 對(duì)象刪除，從而允許該資源被回收再利用。PV 對(duì)象的回收策略告訴集群，當(dāng)其被從申領(lǐng)中釋放時(shí)如何處理該數(shù)據(jù)卷。目前，數(shù)據(jù)卷可以被 Retained（保留）、Recycled（回收）或 Deleted（刪除）。

Retain：保留資源

保留策略可以管理員手動(dòng)回收資源，當(dāng)PVC被刪除后，PV仍然存在，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)卷被視為"已釋放（released）"，管理員可以手動(dòng)回收資源。

Delete：刪除數(shù)據(jù)

需要插件支持，如果支持，那么刪除PVC時(shí)也會(huì)自動(dòng)刪除PV和相關(guān)的后端存儲(chǔ)資源；動(dòng)態(tài)卷默認(rèn)為delete。

Recycle：回收（棄用）

回收策略已被棄用，代替者為動(dòng)態(tài)供應(yīng)。如果下層的卷插件支持，回收策略 Recycle 會(huì)在卷上執(zhí)行一些基本的擦除（rm -rf /thevolume/*）操作，之后允許該卷用于新的 PVC 申領(lǐng)。

3.訪問(wèn)模式

ReadWriteOnce：

卷可以被一個(gè)節(jié)點(diǎn)以讀寫(xiě)方式掛載。 ReadWriteOnce 訪問(wèn)模式也允許運(yùn)行在同一節(jié)點(diǎn)上的多個(gè) Pod 訪問(wèn)卷，縮寫(xiě)為RWO。

ReadOnlyMany：

卷可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)以只讀方式掛載，縮寫(xiě)為ROX。

ReadWriteMany：

卷可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)以讀寫(xiě)方式掛載，縮寫(xiě)為RWX。

ReadWriteOncePod：

卷可以被單個(gè) Pod 以讀寫(xiě)方式掛載。如果你想確保整個(gè)集群中只有一個(gè) Pod 可以讀取或?qū)懭朐?PVC，請(qǐng)使用ReadWriteOncePod 訪問(wèn)模式。這只支持 CSI 卷以及需要 Kubernetes 1.22 以上版本，縮寫(xiě)為RWOP。

注意：你的存儲(chǔ)支不支持這種訪問(wèn)模式，具體情況查看：官方文檔

4.存儲(chǔ)分類

文件存儲(chǔ)（Filesystem）：

一些數(shù)據(jù)可能需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)使用，比如用戶頭像、用戶上傳文件等，實(shí)現(xiàn)方式：NFS、NAS、FTP等；NFS和FTP不推薦。

塊存儲(chǔ)（block）：

一些數(shù)據(jù)只能被一個(gè)節(jié)點(diǎn)使用，或者是一塊裸盤(pán)整個(gè)掛載使用，比如數(shù)據(jù)庫(kù)、redis等，實(shí)現(xiàn)方式是Ceph、GlusterFS、公有云等。

對(duì)象存儲(chǔ)：

由程序代碼直接實(shí)現(xiàn)的一種存儲(chǔ)方式，云原生應(yīng)用無(wú)狀態(tài)化常用的實(shí)現(xiàn)方式；實(shí)現(xiàn)方式：一般是符合53標(biāo)準(zhǔn)的云存儲(chǔ)，比如AWS的53存儲(chǔ)、Minio等。

5.創(chuàng)建PV卷

列舉兩個(gè)實(shí)例，其他類型可參考官網(wǎng)，因?yàn)槲疫@資源有限。

5.1.實(shí)例：創(chuàng)建NAS/NFS類型的PV

生產(chǎn)不推薦NFS?？梢允褂肗AS。

準(zhǔn)備一臺(tái)NFS服務(wù)器

第一步：準(zhǔn)備一臺(tái)NFS服務(wù)器，我這個(gè)裝的有點(diǎn)多，你也可以只安裝nfs服務(wù)器

[root@localhost ~]# yum -y install nfs* rpcbind

第二步：所有節(jié)點(diǎn)安裝nfs客戶端，不然不能識(shí)別，每一個(gè)需要掛載nfs的節(jié)點(diǎn)都需要裝

[root@k8s-master01 ~]# yum -y install nfs-utils

第三步：在服務(wù)端創(chuàng)建共享目錄

[root@k8s-master01 ~]# yum -y install nfs-utils

第四步：服務(wù)端配置共享目錄

[root@localhost ~]# cat /etc/exports
/data/k8s/ *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
[root@localhost ~]# exportfs -r
[root@localhost ~]# systemctl restart nfs rpcbind

第五步：有另外一臺(tái)機(jī)器掛載共享目錄測(cè)試是否成功

[root@k8s-master01 hgfs]# mount -t nfs 192.168.10.6:/data/k8s /mnt
[root@k8s-master01 mnt]# mkdir hah
[root@k8s-master01 mnt]# ls
111.txt  hah
# 在nfs服務(wù)端查看
[root@localhost k8s]# ls
111.txt  hah

創(chuàng)建一個(gè)PV

第一步：編寫(xiě)一個(gè)PV的yaml文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: nfs-slow
  nfs:
    path: /data/k8s
    server: 192.168.10.6

對(duì)上面的yaml文件做一下說(shuō)明：

通用的開(kāi)頭就不說(shuō)了

capacity：容量配置，這個(gè)pv使用多大容量，當(dāng)然需要后端存儲(chǔ)支持才行

volumeMode：卷的模式，目錄4有說(shuō)明

accessModes：PV的訪問(wèn)模式，目錄3有說(shuō)明

accessClassName：PV的類，特定的PV只能綁定特定的PVC

persistentVolumeReclaimPolicy：回收策略，目錄2有說(shuō)明

nfs：NFS服務(wù)配置，里面包含共享目錄和服務(wù)端IP

第二步：執(zhí)行yaml文件創(chuàng)建此PV；注意PV的成功跟后端存儲(chǔ)正不正常沒(méi)什么關(guān)系。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pv-nfs.yaml 
persistentvolume/pv-nfs created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pv
NAME     CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-nfs   2Gi        RWO            Recycle          Available           nfs-slow                54s

第三步：說(shuō)一下PV的狀態(tài)（STATUS）

Available：可用，沒(méi)有被PVC綁定的空閑資源

Bound：已綁定，已經(jīng)被PVC綁定

Released：已釋放，PVC被刪除，資源未被重新使用

Failed：失敗，自動(dòng)回收失敗

5.2.實(shí)例：創(chuàng)建一個(gè)hostPath類型的PV

當(dāng)你沒(méi)有一個(gè)可靠的存儲(chǔ)，但是數(shù)據(jù)又不能丟失，可以掛載到宿主機(jī)的路徑，即使重啟數(shù)據(jù)還在。

第一步：創(chuàng)建一個(gè)pv-host.yaml文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: host-pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: hostpath
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"  # 宿主機(jī)路徑

第二步：執(zhí)行yaml文件創(chuàng)建PV

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pv-host.yaml 
persistentvolume/host-pv-volume created
您在 /var/spool/mail/root 中有新郵件
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pv
NAME             CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
host-pv-volume   1Gi        RWO            Retain           Available           hostpath                9s
pv-nfs           2Gi        RWO            Recycle          Available           nfs-slow                30m

6.PVC

6.1.Pod與PVC與PV的關(guān)系

在這里插入圖片描述

由一張圖說(shuō)一下PV與PVC的綁定，Pod又是怎么掛載PVC

首先創(chuàng)建一個(gè)PV，它的名字是pv-nfs，storageClassName名字是nfs-slow（這個(gè)名字不唯一，就是說(shuō)其他PV也可以叫這個(gè)名字）

然后創(chuàng)建一個(gè)PVC，它的名字是test-pv-claim，storageClassName名字是nfs-slow（PVC綁定PV也是根據(jù)這個(gè)名字判斷，根據(jù)上一點(diǎn)說(shuō)的特性也就是說(shuō)一個(gè)PVC可以綁定多個(gè)storageClassName名字是nfs-slow的PV）注意PVC設(shè)置的資源大小要等于小于PV。

最后Pod使用的時(shí)候創(chuàng)建一個(gè)volumes，這個(gè)名字是test-pv-storage，這個(gè)volumes使用的PVC資源要寫(xiě)PVC的name，也就是test-pv-claim；等Pod中的容器掛載資源的時(shí)候掛載的名字是volumes的name，也就是test-pv-storage。

6.2.創(chuàng)建一個(gè)PVC掛載到Pod

注意：pvc要和Pod在同一個(gè)命名空間，而pv不需要；因?yàn)槎际窃谀J(rèn)空間，就沒(méi)指定，需要注意。

第一步：編寫(xiě)一個(gè)PVC的yaml文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: test-pv-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  volumeMode: Filesystem
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi  # 小于等于pv
  storageClassName: nfs-slow

第二步：執(zhí)行yaml文件創(chuàng)建PVC；從下面這個(gè)狀態(tài)來(lái)看已經(jīng)綁定成功了，綁定了pv-nfs，類型為nfs-slow，都是前面指定的。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pvc-nfs.yaml 
persistentvolumeclaim/test-pv-claim created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pvc
NAME            STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
test-pv-claim   Bound    pv-nfs   2Gi        RWO            nfs-slow       20s

第三步：創(chuàng)建Pod掛載PVC

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-nginx
  name: dp-nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-nginx
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-nginx
    spec:
      volumes:
      - name: test-pv-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: test-pv-claim
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: test-pv-storage

第四步：創(chuàng)建Pod，進(jìn)入Pod查看掛載情況

[root@k8s-master01 ~]# kubectl replace -f dp-nginx.yaml 
deployment.apps/dp-nginx replaced
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dp-nginx-fcd88d6f8-prxcd   1/1     Running   0          22s
[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -ti dp-nginx-fcd88d6f8-prxcd -- bash
root@dp-nginx-fcd88d6f8-prxcd:/# df -Th
Filesystem              Type     Size  Used Avail Use% Mounted on
overlay                 overlay   17G  5.2G   12G  31% /
tmpfs                   tmpfs     64M     0   64M   0% /dev
tmpfs                   tmpfs    2.0G     0  2.0G   0% /sys/fs/cgroup
shm                     tmpfs     64M     0   64M   0% /dev/shm
/dev/mapper/centos-root xfs       17G  5.2G   12G  31% /etc/hosts
192.168.10.6:/data/k8s  nfs4      17G  2.4G   15G  14% /usr/share/nginx/html
tmpfs                   tmpfs    3.8G   12K  3.8G   1% /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
tmpfs                   tmpfs    2.0G     0  2.0G   0% /proc/acpi
tmpfs                   tmpfs    2.0G     0  2.0G   0% /proc/scsi
tmpfs                   tmpfs    2.0G     0  2.0G   0% /sys/firmware
# 可以看到10.6的共享目錄已經(jīng)掛載到了/nginx/html下

第五步：測(cè)試，在nfs服務(wù)器共享目錄下創(chuàng)建資源，進(jìn)入Pod容器內(nèi)查看是否存在

# nfs服務(wù)器中創(chuàng)建資源
[root@localhost k8s]# ls
111.txt  hah
# 在Pod的nginx容器中查看
root@dp-nginx-fcd88d6f8-prxcd:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@dp-nginx-fcd88d6f8-prxcd:/usr/share/nginx/html# ls
111.txt  hah
# 內(nèi)容存在，說(shuō)明創(chuàng)建成功

以上就是云原生技術(shù)持久化存儲(chǔ)PV與PVC的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于云原生持久化存儲(chǔ)PV與PVC的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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