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Kubernetes PV与PVC

2020-03-25 by dongnan

开始之前

在前面的三篇文章中，至此我们已经准备好了K8S集群环境。

接下来我们将以在K8S集群运行一个真实的项目为目标，依次介绍项目所使用的K8S资源对象。

这个项目是一个典型的Web系统，使用 Java Spring Boot框架开发，需要使用 MySql、Redis数据库、NFS共享存储(多个Pod容器间共享文件)。

由于K8S环境部署在阿里云上，所以这里使用了阿里云提供的 RDS-Mysql 、RDS-Redis 数据库服务、NAS(NFS) 网络附加存储等中间件产品，对于K8S集群来说，我们需要将这些服务映射为K8S的资源对象。

项目使用的K8S的资源对象包括：

环境

测试的k8s集群由一个Master管理节点、两个Worker计算节点组成，详细请参考这里。

借用一张图说明 Pod(容器组)、挂载点、数据卷、存储卷(PV)、和存储卷声明(PVC)它们之间的关系：

目标

本文介绍如何使用 Kubernetes 提供的 PV与PVC "挂载" NFS网络存储。

举个栗子

yaml文档

# PV
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: yii-server-pv
  labels:
    pv: yii-server-pv
spec:
  capacity:
    storage: 30Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  mountOptions:
    - vers=4 
    - minorversion=0
    - noresvport
  nfs:
    server: 90xxxxx8a5-vxxx2.cn-zhxxxxxxu.nas.aliyuncs.com
    path: /yii

# PVC
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  namespace: yii-prod
  name: yii-server-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: ""
  resources:
    requests:
      storage: 30Gi
  selector:
    matchLabels:
      pv: yii-server-pv

创建PV与PVC

kubectl apply -f yii-pv-pvc.yaml

验证PV与PVC

PV不属于任何命名空间

kubectl get pv yii-server-pv 
NAME            CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                         STORAGECLASS   REASON   AGE
yii-server-pv   30Gi       RWX            Retain           Bound    yii-prod/yii-server-pvc                               152d

注意，存储卷 yii-server-pv 已经被 yii-prod 命名空间的 yii-server-pvc 存储声明绑定了。

PVC则属于某个命名空间

kubectl -n yii-prod get pvc yii-server-pvc
NAME             STATUS   VOLUME          CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
yii-server-pvc   Bound    yii-server-pv   30Gi       RWX                           152d

其实这个PVC也被某个Pod容器挂载使用了，下一篇文章介绍如在Pod中使用PVC存储资源 。

kubectl -n yii-prod describe pvc yii-server-pvc
Name:          yii-server-pvc
Namespace:     yii-prod
StorageClass:  
Status:        Bound
Volume:        yii-server-pv
Labels:        <none>
Annotations:   kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
               #...省略
Finalizers:    [kubernetes.io/pvc-protection]
Capacity:      30Gi
Access Modes:  RWX
VolumeMode:    Filesystem
Mounted By:    yii-server-78dxxx94d-gxxxr  # 注意这里
Events:        <none>

PV

PV 存储卷(PersistentVolume) 是抽象出来的存储资源，由管理员创建和配置或者由 StorageClass 自动创建并管理。

配置参数包括: 存储能力、存储类型、访问模式、回收策略、后端存储类型等。

选项参数

metadata.labels: 存储卷的标签，将被PVC绑定的依据。

  • 这里pv作为键，yunyi-server-pv 作为值。

spec.capacity.storage: 存储大小。

spec.accessModes: 访问模式：

  • ReadWriteMany: 允许多个节点挂载进行读写。
  • ReadWriteOnce: 仅允许单个节点挂载进行读写。
  • ReadOnlyMany: 允许多个节点挂载且只读。

spec.persistentVolumeReclaimPolicy: 回收策略：

  • Retain: 保留，删除PVC后PV保留数据。
  • Recycle: 回收空间，删除PVC后简单的清除文件。
  • Delete: 删除，删除PVC后与PV相连接的后端存储会删除数据。

spec.storageClassName: 存储类别，指定一个StorageClass资源对象的名称，具有特定类别的PV只能与请求了该类别的PVC进行绑定。

  • 这里使用的是静态方式绑定PVC与PV，所以这里没有设置存储类SC。

spec.mountOptions: 挂载参数，当PV挂载到一个节点时，可能需要设置额外的挂载参数，就是通过 mountOptions 字段设置。

  • 这里使用的是NFS存储类型，所以这里设置NFS相关的参数。

spec.volumeMode: 存储卷模式，值有 Filesystem 文件系统(默认值)，Block 块设备。

  • 这里没有指定参数，所以使用的默认值 Filesystem。

生命周期

PV有4个生命周期阶段

  • Available: 可用状态，无PVC绑定。
  • Bound: 绑定状态，已经和某个PVC绑定。
  • Released: 释放状态，绑定的PVC已删除，资源释放但没有被集群回收。
  • Failed: 失败状态，自动资源回收失败。

PVC

PVC 存储卷声明(PersistentVolumeClaim)，PVC作为用户对存储资源的需求申请用于消费PV资源，主要包括了存储空间大小、访问模式、PV的选择条件、存储类别等信息的设置。

选项参数

  • metadata.namespace: 与PV不同，PVC属于某个命名空间。
  • metadata.name: 存储卷声明的名称，将被Pod挂载并使用。
  • spec.resources.requests.storage: 申请的存储空间大小。
  • spec.accessModes: 访问模式，与PV的三种模式相同。
  • spec.storageClassName: 存储类别，指定一个StorageClass资源对象的名称，"" 存储类设置为空，表示该PVC不需要特定的SC存储类，K8S将选择没有设置SC的PV与之绑定。
  • spec.selector.matchLabels: PV的选择条件，可以通过标签匹配进行PV绑定。

生命周期

PVC也有4个生命周期阶段。

  • Available: 可用状态，无PV绑定。
  • Bound: 绑定状态，已经和某个PV绑定。
  • Released: 释放状态，绑定的PV已删除，资源释放但没有被集群回收。
  • Failed: 失败状态，自动资源回收失败。

小结

  • PV 是集群中的存储资源，通常由集群管理员创建和管理。
  • StorageClass 用于对PV进行分类(可以根据PVC的请求动态创建PV)。
  • PVC 是使用该资源的请求，通常由应用程序提出请求，并指定对应的需求的空间大小。
  • PVC 可以做为数据卷的一种，被挂载到Pod容器组中使用。

参考

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