每天5分钟玩转Kubernetes | PersistentVolume

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了每天5分钟玩转Kubernetes | PersistentVolume相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

书籍来源:cloudman《每天5分钟玩转Kubernetes》

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Volume提供了非常好的数据持久化方案,不过在可管理性上还有不足。

拿前面的AWS EBS例子来说,要使用Volume,Pod必须事先知道如下信息:

(1)当前Volume来自AWS EBS。

(2)EBS Volume已经提前创建,并且知道确切的volume-

Pod通常是由应用的开发人员维护,而Volume则通常是由存储系统的管理员维护。开发人员要获得上面的信息,要么询问管理员,要么自己就是管理员。

这样就带来一个管理上的问题:应用开发人员和系统管理员的职责耦合在一起了。如果系统规模较小或者对于开发环境,这样的情况还可以接受,当集群规模变大,特别是对于生成环境,考虑到效率和安全性,这就成了必须要解决的问题。

Kubernetes给出的解决方案是PersistentVolume和PersistentVolumeClaim。

PersistentVolume(PV)是外部存储系统中的一块存储空间,由管理员创建和维护。与Volume一样,PV具有持久性,生命周期独立于Pod。

PersistentVolumeClaim(PVC)是对PV的申请(Claim)。PVC通常由普通用户创建和维护。需要为Pod分配存储资源时,用户可以创建一个PVC,指明存储资源的容量大小和访问模式(比如只读)等信息,Kubernetes会查找并提供满足条件的PV。

有了PersistentVolumeClaim,用户只需要告诉Kubernetes需要什么样的存储资源,而不必关心真正的空间从哪里分配、如何访问等底层细节信息。这些Storage Provider的底层信息交给管理员来处理,只 有管理员才应该关心创建PersistentVolume的细节信息。

Kubernetes支持多种类型的PersistentVolume,比如AWS EBS、Ceph、NFS等,完整列表请参考
https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#types-of- persistent-volumes。

下面我们用NFS来体会PersistentVolume的使用方法。

9.2.1 NFS PersistentVolume

作为准备工作,我们已经在k8s-master节点上搭建了一个NFS服务器,目录为/nfsdata,如图所示。(详细搭建步骤参见centos7搭建nfs以及挂载完整步骤_猫的树0126的博客-CSDN博客_centos7 nfs)

下面创建一个PV mypv1,配置文件nfs-pv1.yml如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat nfs-pv1.yml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mypv1
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: nfs
  nfs:
    path: /nfsdata/pv1
    server: 192.168.1.146
[root@k8s-master ~]# 

① capacity指定PV的容量为1GB。

② accessModes指定访问模式为ReadWriteOnce,支持的访问模式有3种:ReadWriteOnce表示PV能以read-write模式mount到单个节点,ReadOnlyMany表示PV能以read-only模式mount到多个节点, ReadWriteMany表示PV能以read-write模式mount到多个节点。


persistentVolumeReclaimPolicy指定当PV的回收策略为Recycle,支持的策略有3种:Retain表示需要管理员手工回收;Recycle表示清除PV中的数据,效果相当于执行rm -rf/thevolume/*;Delete表示删除Storage Provider上的对应存储资源,例如AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、OpenStack Cinder Volume等。

④ storageClassName指定PV的class为nfs。相当于为PV设置了一个分类,PVC可以指定class申请相应class的PV。

⑤ 指定PV在NFS服务器上对应的目录。

创建mypv1,如图所示。

STATUS为Available,表示mypv1就绪,可以被PVC申请。

接下来创建PVC mypvc1,配置文件nfs-pvc1.yml如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat nfs-pvc1.yml 
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: mypvc1
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: nfs
[root@k8s-master ~]# 

PVC就很简单了,只需要指定PV的容量、访问模式和class即可。

创建mypvc1,如图所示。

从kubectl get pvc和kubectl get pv的输出可以看到mypvc1已经Bound到mypv1,申请成功。

接下来就可以在Pod中使用存储了,Pod配置文件pod1.yml如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat pod1.yml 
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mypod1
spec:
  containers:
    - name: mypod1
      image: busybox
      args:
      - /bin/sh
      - -c
      - sleep 30000
      volumeMounts:
      - mountPath: "/mydata"
        name: mydata
  volumes:
    - name: mydata
      persistentVolumeClaim:
        claimName: mypvc1
[root@k8s-master ~]# 

与使用普通Volume的格式类似,在volumes中通过persistentVolumeClaim指定使用mypvc1申请的Volume。

创建mypod1,如图9-14所示。(中间出现过Warning FailedMount 103s kubelet, k8s-node2 MountVolume.SetUp failed for volume "mypv1" : mount failed: exit status 32,在node1和node2安装rpcbind和nfs,同master,后出现mount.nfs: mounting
192.168.1.146:/nfsdata/pv1 failed, reason given by server: No such file or directory,在/nfsdata目录下创建pv1文件夹后解决)

验证PV是否可用,如图所示。

可见,在Pod中创建的文件/mydata/hello确实已经保存到了NFS服务器目录/nfsdata/pv1中。

9.2.2 回收PV

当不需要使用PV时,可用删除PVC回收PV,如图所示。(实测输入删除命令后迟迟无法删除,一直处于Terminating状态,执行kubectl patch pvc mypvc1 -p '"metadata":"finalizers":null'后可删除)

当PVC mypvc1被删除后,我们发现Kubernetes启动了一个新Pod recycler-for-mypv1,这个Pod的作用就是清除PV mypv1的数据(还需要把mypod1删除,否则不出现)。此时mypv1的状态为Released,表示已经解除了与mypvc1的Bound,正在清除数据,不过此时还不可用。

当数据清除完毕,mypv1的状态重新变为Available(需要删除pv并重新创建),此时可以被新的PVC申请,如图所示。

/nfsdata/pv1中的hello文件已经被删除了(因为为Recycle)。

因为PV的回收策略设置为Recycle,所以数据会被清除,但这可能不是我们想要的结果。如果我们希望保留数据,可以将策略设置为Retain,如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat nfs-pv1.yml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mypv1
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: nfs
  nfs:
    path: /nfsdata/pv1
    server: 192.168.1.146
[root@k8s-master ~]# 

通过kubectl apply更新PV,如图所示。

回收策略已经变为Retain,通过下面的步骤验证其效果,如图所示。

① 重新创建mypvc1。

② 在mypv1中创建文件hello。

③ mypv1状态变为Released。

④ Kubernetes并没有启动Pod recycler-for-mypv1。

⑤ PV中的数据被完整保留。

虽然mypv1中的数据得到了保留,但其PV状态会一直处于Released,不能被其他PVC申请。为了重新使用存储资源,可以删除并重新创建mypv1。删除操作只是删除了PV对象,存储空间中的数据并不会被删除。

新建的mypv1状态为Available,如图所示,已经可以被PVC 申请。

PV还支持Delete的回收策略,会删除PV在Storage Provider上对应的存储空间。NFS的PV不支持Delete,支持Delete的Provider有AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、OpenStack Cinder Volume等。

9.2.3 PV动态供给

在前面的例子中,我们提前创建了PV,然后通过PVC申请PV并在Pod中使用,这种方式叫作静态供给(Static Provision)。

与之对应的是动态供给(Dynamical Provision),即如果没有满足PVC条件的PV,会动态创建PV。相比静态供给,动态供给有明显的优势:不需要提前创建PV,减少了管理员的工作量,效率高。

动态供给是通过StorageClass实现的,StorageClass定义了如何创建PV,下面给出两个例子。

(1)StorageClass standard,如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat storageclass_standard.yml 
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
reclaimPolicy: Retain

[root@k8s-master ~]# 

(2)StorageClass slow,如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat storageclass_slow.yml 
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  zones: us-east-1d, us-east-1c
  iopsPerGB: "10"
[root@k8s-master ~]# 

这两个StorageClass都会动态创建AWS EBS,不同点在于standard创建的是gp2类型的EBS,而slow创建的是io1类型的EBS。不同类型 的EBS支持的参数可参考AWS官方文档。

StorageClass支持Delete和Retain两种reclaimPolicy,默认是Delete。

与之前一样,PVC在申请PV时,只需要指定StorageClass、容量以及访问模式即可,如下所示。

[root@k8s-master ~]# cat storageclass_claim.yml 
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: mypvc1
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resouces:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: standard
[root@k8s-master ~]# 

除了AWS EBS,Kubernetes还支持其他多种动态供给PV的Provisioner,完整列表请参考
https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/#provisioner。

以上是关于每天5分钟玩转Kubernetes | PersistentVolume的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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