Kubernetes 数据持久化之Persistent 数据卷类型

Posted 2023-04-13

参考技术A PersistentVolume(PV存储卷) 是集群中的一块存储空间,由集群管理员管理或者由Storage class(存储类)自动管理,PV和Pod,deployment，service 一样，都是一个资源对象
既然有了PV概念,PVC(PersistentVolumeClaim) 也说明下,PVC代表用户使用存储的请求，应用申请PV持久化空间的一个申请、声明。K8S集群可能会有多个PV,需要不停的为不同的应用创建多个PV。
比如: Pod是消耗node节点的计算资源,而PVC 存储券声明是消耗PV的存储资源。Pod可以请求的是特定数量的计算资源(CPU或内存等),而PVC 请求的是特定大小或特定访问模式(只能被单节点读写/可被多节点只读/可与被多节点读写)的存储资源。

PV(存储卷)和PVC(存储卷声明)关系如下图：

底层存储用NFS存储,然后NFS 目录互粉1G的容量提供PV 调度.然后通过创建PVC来申请PV的存储资源空间，最后创建Pod 测试,使用PVC声明的存储资源来实现数据的持久化。

由于我们在创建pv这个资源对象时，采用的回收策略是清除PV中的数据，然后自动回收，而PV这个资源对象是由PVC来申请使用的，所以不管是容器也好，pod也好，它们的销毁并不会影响用于实现数据持久化的nfs本地目录下的数据，但是，一旦这个PVC被删除，那么本地的数据就会随着PVC的销毁而不复存在，也就是说，采用PV这种数据卷来实现数据的持久化，它这个数据持久化的生命周期是和PVC的生命周期是一致的。

Kubernetes核心概念之Volume存储数据卷详解

    在Docker中就有数据卷的概念，当容器删除时，数据也一起会被删除，想要持久化使用数据，需要把主机上的目录挂载到Docker中去，在K8S中，数据卷是通过Pod实现持久化的，如果Pod删除，数据卷也会一起删除，k8s的数据卷是docker数据卷的扩展，K8S适配各种存储系统，包括本地存储EmptyDir,HostPath,网络存储NFS,GlusterFS,PV/PVC等，下面就详细介绍下K8S的存储如何实现。

一.本地存储

1，EmptyDir

①编辑EmptyDir配置文件

vim emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod        #类型是Pod
metadata:
  labels:
    name: redis
    role: master        #定义为主redis
  name: redis-master
spec:
  containers:
    - name: master
      image: redis:latest
      env:        #定义环境变量
        - name: MASTER
          value: "true"
      ports:        #容器内端口
        - containerPort: 6379
      volumeMounts:        #容器内挂载点
        - mountPath: /data
          name: redis-data        #必须有名称
  volumes:
    - name: redis-data        #跟上面的名称对应
      emptyDir: {}        #宿主机挂载点

②创建Pod

kubectl create -f emptydir.yaml

此时Emptydir已经创建成功，在宿主机上的访问路径为/var/lib/kubelet/pods/<pod uid>/volumes/kubernetes.io~empty-dir/redis-data,如果在此目录中创建删除文件，都将对容器中的/data目录有影响，如果删除Pod，文件将全部删除，即使是在宿主机上创建的文件也是如此，在宿主机上删除容器则k8s会再自动创建一个容器，此时文件仍然存在。

2.HostDir

在宿主机上指定一个目录，挂载到Pod的容器中，其实跟上面的写法不尽相同，这里只截取不同的部分，当pod删除时，本地仍然保留文件

...
  volumes:
    - name: redis-data        #跟上面的名称对应
      hostPath: 
        path: /data      #宿主机挂载点

二.网络数据卷(NFS)

1.NFS

①编辑一个使用NFS的Pod的配置文件

vim nfs.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-web
spec:
  containers:
    - name: web
      image: nginx
      imagePullPolicy: Never        #如果已经有镜像，就不需要再拉取镜像
      ports:
        - name: web
          containerPort: 80
          hostPort: 80        #将容器的80端口映射到宿主机的80端口
      volumeMounts:
        - name : nfs        #指定名称必须与下面一致
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"        #容器内的挂载点
  volumes:
    - name: nfs            #指定名称必须与上面一致
      nfs:            #nfs存储
        server: 192.168.66.50        #nfs服务器ip或是域名
        path: "/test"                #nfs服务器共享的目录

②创建Pod

kubectl create -f nfs.yaml

在节点端可以用mount命令查询挂载情况

因为我映射的是代码目录，在/test目录中创建index.html文件后，这个文件也将在容器中生效，当Pod删除时，文件不受影响，实现了数据持久化。

三.Persistent Volume(PV)和Persistent Volume Claim(PVC)

其实这两种数据卷也属于网络数据卷，单拎出来是因为我觉得这个比前面的数据卷要酷多了，有种大数据，云平台的意思，当用户要使用数据存储的时候他是否还需要知道是什么类型的数据存储，答案是不需要，用户只想要安全可靠的数据存储，而且实现起来很简单，管理员建立一个存储平台，用户按自己的需求消费就可以了，下面就来实现PV/PVC架构。

1.Persistent Volume(PV)

①编辑PV配置文件

vim persistent-volume.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
  labels:
    type: nfs        #指定类型是NFS
spec:
  capacity:            #指定访问空间是15G
    storage: 15Gi
  accessModes:        #指定访问模式是能在多节点上挂载，并且访问权限是读写执行
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle        #指定回收模式是自动回收，当空间被释放时，K8S自动清理，然后可以继续绑定使用
  nfs:
    server: 192.168.66.50
    path: /test

②创建PV

kubectl create -f  persistent-volume.yaml 

 状态已经变成可用

2.Persistent Volume Claim(PVC)

①编辑PVC配置文件

vim test-pvc.yaml 

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: test-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:        #指定请求的资源，存储3G
    requests:
      storage: 3Gi

如果当前有两个PV,一个10G，一个2G，请求资源为3G,那么将直接使用10GPV

②创建PVC

kubectl create -f test-pvc.yaml

因为我之前又创建了一个3G可回收的PV，所以自动选择这个卷了，在PVC选择PV后，不管PV有多少空间都会直接占满所有虚拟空间，实际使用则由Pod来完成

3.创建Pod以使用平台空间

vim pv-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: redis111
  labels:
    app: redis111
spec:
  containers:
  - name: redis
    image: redis
    imagePullPolicy: Never
    volumeMounts:
    - mountPath: "/data"
      name: data
    ports:
    - containerPort: 6379
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:        #指定使用的PVC
      claimName: test-pvc           #名字一定要正确

当前Pod可用空间为3G，如果超过3G，则需要再创建存储来满足需求，因为是网络数据卷，如果需要扩展空间，直接删除Pod再建立一个即可。