kubernetes中的PV、PVC
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一、statfulset
1.创建顺序
2.收缩顺序
二、PV PVC
1.PV 状态/生命周期
2.PVC
3.nfs
4.PVC
三、emptyDir存储卷
四、hostPath存储卷
五、nfs共享存储卷
六、PVC 和 PV
七、NFS使用PV和PVC
1.配置nfs存储
2.定义PV
3.定义PVC
4.测试访问
一、statfulset
StatefulSet 管理了基于相同容器定义的一组 Pod。但和 Deployment 不同的是，StatefulSet 为每个 Pod 维护了一个固定的 ID。这些 Pod 是基于相同的声明来创建的，但是不能相互替换：无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。
① 稳定的、唯一的网络标识符，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变（当然IP是会变的）
② 稳定的、持久的存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC实现
③ 有序的、优雅的部署和缩放
④ 有序的、自动的滚动更新
cat statefulset.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginxlabels:app: nginx
spec:ports:- port: 80name: httpclusterIP: Noneselector:app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: web
spec:selector:matchLabels:app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labelsserviceName: "nginx"replicas: 3 # by default is 1template:metadata:labels:app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabelsspec:terminationGracePeriodSeconds: 10 默认30秒containers:- name: nginximage: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/google_registry/nginx:1.17ports:- containerPort: 80name: httpkubectl apply -f statefulset.yml1.创建顺序
在下面的 nginx 示例被创建后，会按照 web-0、web-1、web-2 的顺序创建三个 Pod。在 web-0 进入 Running 和 Ready 状态前不会创建 web-1。在 web-1 进入 Running 和 Ready 状态前不会创建 web-2。
如果 web-1 已经处于 Running 和 Ready 状态，而 web-2 尚未创建，在此期间发生了 web-0 运行失败，那么 web-2 将不会被创建，要等到 web-0 创建完成并进入 Running 和 Ready 状态后，才会创建 web-2。
2.收缩顺序
如果想将示例中的 StatefulSet 收缩为 replicas=1，首先被终止的是 web-2。在 web-2 没有被完全停止和删除前，web-1 不会被终止。当 web-2 已被终止和删除；但web-1 尚未被终止，如果在此期间发生 web-0 运行失败，那么就不会终止 web-1，必须等到 web-0 进入 Running 和 Ready 状态后才会终止 web-1
二、PV PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume 持久化存储卷
metadata:name: pv0003
spec:capacity: 指定容量storage: 5GivolumeMode: Filesystem 挂载模式，可选，包含filesystem和blockaccessModes: 访问模式- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 挥手策略storageClassName: slow 存储类别mountOptions: 挂载参数,将PV挂载到Node时，根据后端存储特点，需要设置挂载参数时，可使用此项 - hard- nfsvers=4.1nfs:path: /tmpserver: 主机ip NFS服务器accessModes：PersistentVolume(PV)指定特殊的访问模式，NFS可以支持多个读/写客户端，但是特定的NFS PV可能以只读方式在服务器上导出。每个PV都有自己的一组访问模式，用于描述该特定PV的功能。
① ReadWriteOnce-该卷可以被单个节点以读写方式挂载
② ReadOnlyMany-该卷可以被许多节点以只读方式挂载
③ ReadWriteMany-该卷可以被多个节点以读写方式挂载
在CLI命令行中，访问模式缩写为
RWO-ReadWriteOnce
ROX-ReadOnlyMany
RWX-ReadWriteMany
同时一个卷一次只能使用一种访问模式挂载，即使它支持多种访问模式。
storageClassName：PV可以有一个类，通过将storageClassName属性设置为一个StorageClass的名称来指定这个类。特定类的PV只能绑定到请求该类的PVC。没有storageClassName的PV没有类，只能绑定到不请求特定类的PVC。
persistentVolumeReclaimPolicy：当前的回收政策是：Retain (保留)-手动回收、Recycle (回收)-基本擦除（rm -rf /thevolume/*）、Delete (删除)-删除相关的存储资产 (例如AWS EBS，GCE PD，Azure Disk或OpenStack Cinder卷)。
当前，仅NFS和HostPath支持回收。AWS EBS，GCE PD，Azure Disk和Cinder卷支持删除。
1.PV 状态/生命周期
卷将处于以下某种状态：
① Available：尚未绑定到声明(claim)的空闲资源
② Bound：卷已被声明绑定
③ Released：声明已被删除，但群集尚未回收该资源
④ Failed：该卷自动回收失败
CLI将显示绑定到PV的PVC的名称。
2.PVC
PVC作为用户对存储资源的需求申请,主要包括存储空间请求、访问模式、PV选择条件和存储类别等信息的设置。
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: pvc
spec:accessModes: 访问模式- ReadWriteOnceresources: 申请资源，8Gi存储空间requests:storage: 8GistorageClassName: slow 存储类别selector: PV选择条件matchLabels:release: "stable"matchExpressions:- {key: environment, operator: In, values: [dev]}3.nfs
yum install nfs-utils rpcbind -ymkdir -p /data/nfs1 /data/nfs2 /data/nfs3 /data/nfs4 /data/nfs5 /data/nfs6vim /etc/exports
/data/nfs1 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs2 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs3 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs4 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs5 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs6 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)systemctl start rpcbind.service cat pv.yml 4.PVC
cat sts-pod-pvc.yaml kubectl get pvc -o wideecho "pv-nfs2" > /data/nfs2/index.html
echo "pv-nfs4" > /data/nfs4/index.html
echo "pv-nfs6" > /data/nfs6/index.htmlPVC与PV绑定时会根据storageClassName（存储类名称）和accessModes（访问模式）判断哪些PV符合绑定需求。然后再根据存储量大小判断，首先存PV储量必须大于或等于PVC声明量；其次就是PV存储量越接近PVC声明量，那么优先级就越高（PV量越小优先级越高）。
到指定node 使用curl 查看pod_ip
三、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/volumesvim pod-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-emptydirnamespace: defaultlabels:app: myapptier: frontend
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: httpcontainerPort: 80定义容器挂载内容volumeMounts:使用的存储卷名称，如果跟下面volume字段name值相同，则表示使用volume的这个存储卷- name: html挂载至容器中哪个目录mountPath: /usr/share/nginx/html/- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- name: html在容器内定义挂载存储名称和挂载路径mountPath: /data/command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']定义存储卷volumes:定义存储卷名称 - name: html定义存储卷类型emptyDir: {}kubectl apply -f pod-emptydir.yamlkubectl get pods -o wide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。
四、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。
在 node01 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node01.ls.com' > /data/pod/volume1/index.html在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.ls.com' > /data/pod/volume1/index.html创建 Pod 资源
vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-hostpathnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1#定义容器挂载内容volumeMounts:#使用的存储卷名称，如果跟下面volume字段name值相同，则表示使用volume的这个存储卷- name: html挂载至容器中哪个目录mountPath: /usr/share/nginx/html读写挂载方式，默认为读写模式falsereadOnly: false#volumes字段定义了paues容器关联的宿主机或分布式文件系统存储卷volumes:#存储卷名称- name: html路径，为宿主机存储路径hostPath:在宿主机上目录的路径path: /data/pod/volume1定义类型，这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建type: DirectoryOrCreatekubectl apply -f pod-hostpath.yaml访问测试
kubectl get pods -o wide删除pod，再重建，验证是否依旧可以访问原来的内容
kubectl delete -f pod-hostpath.yaml
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml kubectl get pods -o wide五、nfs共享存储卷
在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumesvim /etc/exports
/data/volumes 主机网段/24(rw,no_root_squash)systemctl start rpcbind
systemctl start nfsshowmount -e
Export list for stor01:
/data/volumes 主机网段/24//master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-vol-nfsnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1volumeMounts:- name: htmlmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: htmlnfs:path: /data/volumesserver: stor01kubectl apply -f pod-nfs-vol.yamlkubectl get pods -o wide在nfs服务器上创建index.html
cd /data/volumesvim index.html
<h1> nfs stor01</h1>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kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml六、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。
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
PV 的状态
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
kubectl explain pv 查看pv的定义方式kubectl explain pv.spec 查看pv定义的规格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七、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 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5 网段/24(rw,no_root_squash)exportfs -arvshowmount -e2.定义PV
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: pv001labels:name: pv001
spec:nfs:path: /data/volumes/v1server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv002labels:name: pv002
spec:nfs:path: /data/volumes/v2server: stor01accessModes: ["ReadWriteOnce"]capacity:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv003labels:name: pv003
spec:nfs:path: /data/volumes/v3server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv004labels:name: pv004
spec:nfs:path: /data/volumes/v4server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv005labels:name: pv005
spec:nfs:path: /data/volumes/v5server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 5Gikubectl apply -f pv-demo.yamlkubectl get pv3.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: mypvcnamespace: default
spec:accessModes: ["ReadWriteMany"]resources:requests:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-vol-pvcnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1volumeMounts:- name: htmlmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: htmlpersistentVolumeClaim:claimName: mypvckubectl apply -f pod-vol-pvc.yamlkubectl get pvkubectl get pvc4.测试访问
在存储服务器上创建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.htmlkubectl get pods -o wideStorageClass + 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。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 网段/24(rw,no_root_squash,sync)systemctl restart nfs2）创建 Service 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: ServiceAccountname: nfs-client-provisionernamespace: default
roleRef:kind: ClusterRolename: nfs-client-provisioner-clusterroleapiGroup: rbac.authorization.k8s.iokubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml
3）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- --advertise-address=192.168.80.20
......kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system
kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver
创建 NFS Provisioner
vim nfs-client-provisioner.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:name: nfs-client-provisioner
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nfs-client-provisionerstrategy:type: Recreatetemplate:metadata:labels:app: nfs-client-provisionerspec:serviceAccountName: nfs-client-provisioner 指定Service Account账户containers:- name: nfs-client-provisionerimage: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- name: nfs-client-rootmountPath: /persistentvolumesenv:- name: PROVISIONER_NAMEvalue: 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_SERVERvalue: stor01 配置绑定的nfs服务器- name: NFS_PATHvalue: /opt/k8s 配置绑定的nfs服务器目录volumes: 申明nfs数据卷- name: nfs-client-rootnfs:server: stor01path: /opt/k8skubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml kubectl get pod4）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.yamlkubectl get storageclass5）创建 PVC 和 Pod 测试
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: test-nfs-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteManystorageClassName: nfs-client-storageclass #关联StorageClass对象resources:requests:storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: test-storageclass-pod
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- "/bin/sh"- "-c"args:- "sleep 3600"volumeMounts:- name: nfs-pvcmountPath: /mntrestartPolicy: Nevervolumes:- name: nfs-pvcpersistentVolumeClaim:claimName: test-nfs-pvc 与PVC名称保持一致kubectl apply -f test-pvc-pod.yamlPVC 通过 StorageClass 自动申请到空间
kubectl get pvc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/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发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功
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