1.PV和PVC的引入

Volume 提供了非常好的數(shù)據(jù)持久化方案，不過(guò)在可管理性上還有不足。

拿前面 AWS EBS 的例子來(lái)說(shuō)，要使用 Volume，Pod 必須事先知道如下信息：

當(dāng)前 Volume 來(lái)自 AWS EBS。

EBS Volume 已經(jīng)提前創(chuàng)建，并且知道確切的 volume-id。

Pod 通常是由應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員維護(hù)，而 Volume 則通常是由存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理員維護(hù)。開(kāi)發(fā)人員要獲得上面的信息：

要么詢問(wèn)管理員。

要么自己就是管理員。

這樣就帶來(lái)一個(gè)管理上的問(wèn)題：應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員和系統(tǒng)管理員的職責(zé)耦合在一起了。如果系統(tǒng)規(guī)模較小或者對(duì)于開(kāi)發(fā)環(huán)境這樣的情況還可以接受。但當(dāng)集群規(guī)模變大，特別是對(duì)于生成環(huán)境，考慮到效率和安全性，這就成了必須要解決的問(wèn)題。

Kubernetes 給出的解決方案是 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim。

PersistentVolume (PV) 是外部存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一塊存儲(chǔ)空間，由管理員創(chuàng)建和維護(hù)。與 Volume 一樣，PV 具有持久性，生命周期獨(dú)立于 Pod。

PersistentVolumeClaim (PVC) 是對(duì) PV 的申請(qǐng) (Claim)。PVC 通常由普通用戶創(chuàng)建和維護(hù)。需要為 Pod 分配存儲(chǔ)資源時(shí)，用戶可以創(chuàng)建一個(gè) PVC，指明存儲(chǔ)資源的容量大小和訪問(wèn)模式(比如只讀)等信息，Kubernetes 會(huì)查找并提供滿足條件的 PV。

有了 PersistentVolumeClaim，用戶只需要告訴 Kubernetes 需要什么樣的存儲(chǔ)資源，而不必關(guān)心真正的空間從哪里分配，如何訪問(wèn)等底層細(xì)節(jié)信息。這些 Storage Provider 的底層信息交給管理員來(lái)處理，只有管理員才應(yīng)該關(guān)心創(chuàng)建 PersistentVolume 的細(xì)節(jié)信息。

2.通過(guò)NFS實(shí)現(xiàn)持久化存儲(chǔ)

2.1配置nfs

k8s-master? nfs-server

k8s-node1? k8s-node2?nfs-client

所有節(jié)點(diǎn)安裝nfs

yum install -y nfs-common nfs-utils

在master節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建共享目錄

[root@k8s-master k8s]# mkdir /nfsdata

授權(quán)共享目錄

[root@k8s-master k8s]# chmod 666 /nfsdata

編輯exports文件

[root@k8s-master k8s]# cat /etc/exports/nfsdata *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)

配置生效

[root@k8s-master k8s]# export -r

啟動(dòng)rpc和nfs(注意順序)

[root@k8s-master k8s]# systemctl start rpcbind

[root@k8s-master k8s]# systemctl start nfs

作為準(zhǔn)備工作，我們已經(jīng)在 k8s-master 節(jié)點(diǎn)上搭建了一個(gè) NFS 服務(wù)器，目錄為?/nfsdata：

2.2創(chuàng)建PV

下面創(chuàng)建一個(gè) PV?mypv1，配置文件?nfs-pv1.yml?如下：

①?capacity?指定 PV 的容量為 1G。

②?accessModes?指定訪問(wèn)模式為?ReadWriteOnce，支持的訪問(wèn)模式有：

ReadWriteOnce – PV 能以 read-write 模式 mount 到單個(gè)節(jié)點(diǎn)。

ReadOnlyMany – PV 能以 read-only 模式 mount 到多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

ReadWriteMany – PV 能以 read-write 模式 mount 到多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

③?persistentVolumeReclaimPolicy?指定當(dāng) PV 的回收策略為?Recycle，支持的策略有：

Retain – 需要管理員手工回收。

Recycle – 清除 PV 中的數(shù)據(jù)，效果相當(dāng)于執(zhí)行?rm -rf /thevolume/*。

Delete – 刪除 Storage Provider 上的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)資源，例如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、OpenStack Cinder Volume 等。

④?storageClassName?指定 PV 的 class 為?nfs。相當(dāng)于為 PV 設(shè)置了一個(gè)分類，PVC 可以指定 class 申請(qǐng)相應(yīng) class 的 PV。

⑤ 指定 PV 在 NFS 服務(wù)器上對(duì)應(yīng)的目錄。

創(chuàng)建?mypv1：

STATUS?為?Available，表示?mypv1?就緒，可以被 PVC 申請(qǐng)。

2.3創(chuàng)建PVC

接下來(lái)創(chuàng)建 PVC?mypvc1，配置文件?nfs-pvc1.yml?如下：

PVC 就很簡(jiǎn)單了，只需要指定 PV 的容量，訪問(wèn)模式和 class。

執(zhí)行命令創(chuàng)建?mypvc1：

從?kubectl get pvc?和?kubectl get pv?的輸出可以看到?mypvc1?已經(jīng) Bound 到?mypv1，申請(qǐng)成功。

2.4創(chuàng)建pod

上面已經(jīng)創(chuàng)建好了pv和pvc，pod中直接使用這個(gè)pvc即可

與使用普通 Volume 的格式類似，在?volumes?中通過(guò)?persistentVolumeClaim?指定使用?mypvc1?申請(qǐng)的 Volume。

通過(guò)命令創(chuàng)建mypod1：

2.5驗(yàn)證

可見(jiàn)，在 Pod 中創(chuàng)建的文件?/mydata/hello?確實(shí)已經(jīng)保存到了 NFS 服務(wù)器目錄?/nfsdata中。

如果不再需要使用 PV，可用刪除 PVC 回收 PV。

3.PV的回收

當(dāng) PV 不再需要時(shí)，可通過(guò)刪除 PVC 回收。

未刪除pvc之前? pv的狀態(tài)是Bound

刪除pvc之后pv的狀態(tài)變?yōu)锳vailable，，此時(shí)解除綁定后則可以被新的 PVC 申請(qǐng)。

/nfsdata文件中的文件被刪除了

因?yàn)?PV 的回收策略設(shè)置為?Recycle，所以數(shù)據(jù)會(huì)被清除，但這可能不是我們想要的結(jié)果。如果我們希望保留數(shù)據(jù)，可以將策略設(shè)置為?Retain。

通過(guò)?kubectl apply?更新 PV：

回收策略已經(jīng)變?yōu)?Retain，通過(guò)下面步驟驗(yàn)證其效果：

① 重新創(chuàng)建?mypvc1。

② 在?mypv1?中創(chuàng)建文件?hello。

③?mypv1?狀態(tài)變?yōu)?Released。

④?PV 中的數(shù)據(jù)被完整保留。

雖然?mypv1?中的數(shù)據(jù)得到了保留，但其 PV 狀態(tài)會(huì)一直處于?Released，不能被其他 PVC 申請(qǐng)。為了重新使用存儲(chǔ)資源，可以刪除并重新創(chuàng)建?mypv1。刪除操作只是刪除了 PV 對(duì)象，存儲(chǔ)空間中的數(shù)據(jù)并不會(huì)被刪除。

新建的?mypv1?狀態(tài)為?Available，已經(jīng)可以被 PVC 申請(qǐng)。

PV 還支持?Delete?的回收策略，會(huì)刪除 PV 在 Storage Provider 上對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)空間。NFS 的 PV 不支持?Delete，支持?Delete?的 Provider 有 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、OpenStack Cinder Volume 等。

4.PV的動(dòng)態(tài)供給

前面的例子中，我們提前創(chuàng)建了 PV，然后通過(guò) PVC 申請(qǐng) PV 并在 Pod 中使用，這種方式叫做靜態(tài)供給(Static Provision)。

與之對(duì)應(yīng)的是動(dòng)態(tài)供給(Dynamical Provision)，即如果沒(méi)有滿足 PVC 條件的 PV，會(huì)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 PV。相比靜態(tài)供給，動(dòng)態(tài)供給有明顯的優(yōu)勢(shì)：不需要提前創(chuàng)建 PV，減少了管理員的工作量，效率高。

動(dòng)態(tài)供給是通過(guò) StorageClass 實(shí)現(xiàn)的，StorageClass 定義了如何創(chuàng)建 PV，下面是兩個(gè)例子。

StorageClass?standard：

StorageClass?slow：

這兩個(gè) StorageClass 都會(huì)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 AWS EBS，不同在于?standard?創(chuàng)建的是?gp2?類型的 EBS，而?slow?創(chuàng)建的是?io1?類型的 EBS。不同類型的 EBS 支持的參數(shù)可參考 AWS 官方文檔。

StorageClass 支持?Delete?和?Retain?兩種?reclaimPolicy，默認(rèn)是?Delete。

與之前一樣，PVC 在申請(qǐng) PV 時(shí)，只需要指定 StorageClass 和容量以及訪問(wèn)模式，比如：

5.PV&&PVC在應(yīng)用在mysql的持久化存儲(chǔ)

下面演示如何為 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)提供持久化存儲(chǔ)，步驟為：

創(chuàng)建 PV 和 PVC。

部署 MySQL。

向 MySQL 添加數(shù)據(jù)。

模擬節(jié)點(diǎn)宕機(jī)故障，Kubernetes 將 MySQL 自動(dòng)遷移到其他節(jié)點(diǎn)。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)一致性。

首先創(chuàng)建 PV 和 PVC，配置如下：

mysql-pv.yml

mysql-pvc.yml

創(chuàng)建?mysql-pv?和?mysql-pvc：

接下來(lái)部署 MySQL，配置文件如下：

PVC?mysql-pvc?Bound 的 PV?mysql-pv?將被 mount 到 MySQL 的數(shù)據(jù)目錄?var/lib/mysql。

MySQL 被部署到?k8s-node2，下面通過(guò)客戶端訪問(wèn) Service?mysql：

kubectl run -it --rm --image=mysql:5.6 --restart=Never mysql-client -- mysql -h mysql -ppassword

更新數(shù)據(jù)庫(kù)：

① 切換到數(shù)據(jù)庫(kù) mysql。

② 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)表 my_id。

③ 插入一條數(shù)據(jù)。

④ 確認(rèn)數(shù)據(jù)已經(jīng)寫(xiě)入。

關(guān)閉?k8s-node2，模擬節(jié)點(diǎn)宕機(jī)故障。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)的一致性：

由于node2節(jié)點(diǎn)已經(jīng)宕機(jī)，node1節(jié)點(diǎn)接管了這個(gè)任務(wù)。

通過(guò)kubectl?run?命令?進(jìn)入node1的這個(gè)pod里，查看數(shù)據(jù)是否依舊存在

MySQL 服務(wù)恢復(fù)，數(shù)據(jù)也完好無(wú)損。

6.小結(jié)

本章我們討論了 Kubernetes 如何管理存儲(chǔ)資源。

emptyDir 和 hostPath 類型的 Volume 很方便，但可持久性不強(qiáng)，Kubernetes 支持多種外部存儲(chǔ)系統(tǒng)的 Volume。

PV 和 PVC 分離了管理員和普通用戶的職責(zé)，更適合生產(chǎn)環(huán)境。我們還學(xué)習(xí)了如何通過(guò) StorageClass 實(shí)現(xiàn)更高效的動(dòng)態(tài)供給。

最后，我們演示了如何在 MySQL 中使用 PersistentVolume 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久性。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的kubectl 创建pvc_k8s的持久化存储PVPVC的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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