与管理计算实例相比,管理存储是一个明显的问题。PersistentVolume子系统为用户和管理员提供了一个API,该API从如何使用存储中抽象出如何提供存储的详细信息。为此,我们引入了两个新的API资源:PersistentVolume和PersistentVolumeClaim。
PersistentVolume (PV)是集群中由管理员提供或使用存储类动态提供的一块存储。它是集群中的资源,就像节点是集群资源一样。
PV是与Volumes类似的卷插件,但其生命周期与使用PV的任何单个Pod无关。由此API对象捕获存储的实现细节,不管是NFS、iSCSI还是特定于云提供商的存储系统。
PersistentVolumeClaim (PVC) 是用户对存储的请求。它类似于Pod;Pods消耗节点资源,而PVC消耗PV资源。Pods可以请求特定级别的资源(CPU和内存)。Claim可以请求特定的存储大小和访问模式(例如,它们可以挂载一次读写或多次只读)。
虽然PersistentVolumeClaims (PVC) 允许用户使用抽象的存储资源,但是用户通常需要具有不同属性(比如性能)的PersistentVolumes (PV) 来解决不同的问题。集群管理员需要能够提供各种不同的PersistentVolumes,这些卷在大小和访问模式之外还有很多不同之处,也不向用户公开这些卷是如何实现的细节。对于这些需求,有一个StorageClass资源。
用户创建(或者在动态配置的情况下,已经创建)具有特定存储请求量(大小)和特定访问模式的PersistentVolumeClaim。主控制器中的控制循环监视新的PV,找到匹配的PV(如果可能的话),并将它们绑定在一起。如果PV为新的PVC动态配置,那么循环始终将该PV绑定到PVC。否则,用户始终至少得到他们所要求的,但是存储量可能会超过所要求的范围。
一旦绑定,无论是如何绑定的,PersistentVolumeClaim绑定都是互斥的。PVC到PV的绑定是一对一的映射,使用ClaimRef,它是PersistentVolume和PersistentVolumeClaim之间的双向绑定。
如果不存在匹配的卷,声明(Claims)将无限期保持未绑定。随着匹配量的增加,声明将受到约束。例如,配备有许多50Gi PV的群集将与请求100Gi的PVC不匹配。当将100Gi PV添加到群集时,可以绑定PVC。
注意:静态时PVC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)。
Pods使用声明(claims)作为卷。集群检查声明以找到绑定卷并为Pod挂载该卷。对于支持多种访问模式的卷,用户在其声明中作为Pod中卷使用时指定所需的模式。
一旦用户拥有一个声明并且该声明被绑定,则绑定的PV就属于该用户。用户通过在Pod的卷块中包含的persistentVolumeClaim部分来调度Pods并访问其声明的PV。
“使用中的存储对象保护” :该功能的目的是确保在Pod活动时使用的PersistentVolumeClaims (PVC)和绑定到PVC的PersistentVolume (PV)不会从系统中删除,因为这可能会导致数据丢失。
如果用户删除了Pod正在使用的PVC,则不会立即删除该PVC;PVC的清除被推迟,直到任何Pod不再主动使用PVC。另外,如果管理员删除绑定到PVC的PV,则不会立即删除该PV;PV的去除被推迟,直到PV不再与PVC结合。
当用户处理完他们的卷时,他们可以从允许回收资源的API中删除PVC对象。PersistentVolume的回收策略告诉集群在释放卷的声明后该如何处理它。目前,卷可以被保留、回收或删除。
PersistentVolume类型作为插件实现。Kubernetes当前支持以下插件:
GCEPersistentDisk
AWSElasticBlockStore
AzureFile
AzureDisk
CSI
FC (Fibre Channel)
FlexVolume
Flocker
NFS
iSCSI
RBD (Ceph Block Device)
CephFS
Cinder (OpenStack block storage)
Glusterfs
VsphereVolume
Quobyte Volumes
HostPath (仅用于单节点测试——本地存储不受任何方式的支持,也不能在多节点集群中工作)
Portworx Volumes
ScaleIO Volumes
StorageOS
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv0003
spec:
capacity:
storage: 5Gi
volumeMode: Filesystem
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: slow
mountOptions:
- hard
- nfsvers=4.1
nfs:
path: /tmp
server: 172.17.0.2
Capacity:通常,PV将具有特定的存储容量设置。当前,存储大小是可以设置或请求的唯一资源。将来的属性可能包括IOPS,吞吐量等。
volumeMode:可选参数,为Filesystem或Block。Filesystem是volumeMode省略参数时使用的默认模式。
accessModes:PersistentVolume可以通过资源提供者支持的任何方式安装在主机上。如下文表中所示,提供商将具有不同的功能,并且每个PV的访问模式都将设置为该特定卷支持的特定模式。例如,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。
访问方式为:
在CLI命令行中,访问模式缩写为:
说明: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)。
备注:当前,仅NFS和HostPath支持回收。AWS EBS,GCE PD,Azure Disk和Cinder卷支持删除。
卷将处于以下某种状态:
CLI将显示绑定到PV的PVC的名称。
由于服务器有限,计划NFS服务端安装在k8s-master节点,NFS客户端安装在k8s-node节点
1)所有机器操作
# 所需安装包
yum install nfs-utils rpcbind -y
2)NFS服务端k8s-master机器操作
[root@k8s-master ~]# mkdir -p /nfsdata/nfs1 /nfsdata/nfs2 /nfsdata/nfs3 /nfsdata/nfs4 /nfsdata/nfs5 /nfsdata/nfs6
[root@k8s-master ~]# chown -R nfsnobody.nfsnobody /nfsdata/
[root@k8s-master ~]# ll /nfsdata/
total 0
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Jun 14 16:30 nfs1
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Jun 14 16:30 nfs2
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Jun 14 16:30 nfs3
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Jun 14 16:30 nfs4
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Jun 14 16:30 nfs5
drwxr-xr-x 2 nfsnobody nfsnobody 6 Aug 22 16:25 nfs6
[root@k8s-master ~]# vim /etc/exports
/nfsdata/nfs1 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
/nfsdata/nfs2 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
/nfsdata/nfs3 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
/nfsdata/nfs4 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
/nfsdata/nfs5 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
/nfsdata/nfs6 10.3.104.0/21(rw,sync,root_squash,all_squash)
### 启动NFS服务
[root@k8s-master ~]# systemctl start rpcbind.service
[root@k8s-master ~]# systemctl start nfs.service
### 检查NFS服务 , 其中 10.3.104.51 为服务端IP
[root@k8s-master ~]# showmount -e 10.3.104.51
Export list for 10.3.104.51:
/nfsdata/nfs6 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs5 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs4 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs3 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs2 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs1 10.3.104.0/21
3)NFS客户端验证
在k8s-node1机器验证
# rpcbind服务启动并加入开机自启动
[root@k8s-node1 ~]# systemctl start rpcbind.service && systemctl enable rpcbind.service
# 查看NFS服务信息
[root@k8s-node1 ~]# showmount -e 10.3.104.51
Export list for 10.3.104.51:
/nfsdata/nfs6 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs5 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs4 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs3 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs2 10.3.104.0/21
/nfsdata/nfs1 10.3.104.0/21
# 挂载,并进行读写验证
[root@k8s-node1 ~]# mount -t nfs 10.3.104.51:/nfsdata/nfs1 /mnt
[root@k8s-node1 ~]# df -h | grep mnt
10.3.104.51:/nfsdata/nfs1 40G 13G 25G 34% /mnt
# 验证完毕,去掉NFS挂载
[root@k8s-node1 ~]# umount -lf 10.3.104.51:/nfsdata/nfs1
1)yaml文件
[root@k8s-master pv-pvc]# pwd
/root/k8s_practice/pv-pvc
[root@k8s-master pv-pvc]# cat pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs1
spec:
capacity:
storage: 1Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfsdata/nfs1
server: 10.3.104.51
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs2
spec:
capacity:
storage: 3Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfsdata/nfs2
server: 10.3.104.51
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs3
spec:
capacity:
storage: 5Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: slow
nfs:
path: /nfsdata/nfs3
server: 10.3.104.51
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs4
spec:
capacity:
storage: 10Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfsdata/nfs4
server: 10.3.104.51
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs5
spec:
capacity:
storage: 5Gi
accessModes:
- ReadWriteMany
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfsdata/nfs5
server: 10.3.104.51
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-nfs6
spec:
capacity:
storage: 5Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfsdata/nfs6
server: 10.3.104.51
2)启动PV,并查看状态
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl apply -f pv.yaml
persistentvolume/pv-nfs1 created
persistentvolume/pv-nfs2 created
persistentvolume/pv-nfs3 created
persistentvolume/pv-nfs4 created
persistentvolume/pv-nfs5 created
persistentvolume/pv-nfs6 created
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv -o wide
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
pv-nfs1 1Gi RWO Recycle Available nfs 15s Filesystem
pv-nfs2 3Gi RWO Recycle Available nfs 15s Filesystem
pv-nfs3 5Gi RWO Recycle Available slow 15s Filesystem
pv-nfs4 10Gi RWO Recycle Available nfs 15s Filesystem
pv-nfs5 5Gi RWX Recycle Available nfs 15s Filesystem
pv-nfs6 5Gi RWO Recycle Available nfs 15s Filesystem
StatefulSet 需要 headless 服务 来负责 Pod 的网络标识,因此需要负责创建此服务。
1)yaml文件
[root@k8s-master pv-pvc]# pwd
/root/k8s_practice/pv-pvc
[root@k8s-master pv-pvc]# cat sts-pod-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labels
serviceName: "nginx"
replicas: 3 # by default is 1
template:
metadata:
labels:
app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 100
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/google_registry/nginx:1.17
ports:
- containerPort: 80
name: web
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
storageClassName: "nfs"
resources:
requests:
storage: 3Gi
2)启动pod并查看状态
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl apply -f sts-pod-pvc.yaml [root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv,pvc -o wide 注:PVC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)。 1)在NFS服务端k8s-master(10.3.104.51)对应NFS共享目录创建文件 [root@k8s-master pv-pvc]# echo "pv-nfs2===" > /nfsdata/nfs2/index.html 2)curl访问pod [root@k8s-master nfs2]# kubectl get pod -o wide 即使删除其中一个pod,pod被拉起来后也能正常访问。 1)删除statefulset [root@k8s-master pv-pvc]# kubectl delete -f sts-pod-pvc.yaml 2)查看PVC和PV,并删除PVC [root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pvc -o wide 3)回收PV ### 由下可见,还有一个pv虽然声明被删除,但资源尚未回收;我们只需等一会儿即可 4)在NFS服务端查看结果如下,可见/data/nfs6资源尚未回收,而/data/nfs2/、/data/nfs4/资源已经被回收。 [root@k8s-node03 ~]# tree /data/ 针对这种情况有两种处理方式: 1、我们什么也不用做,等一会儿集群就能回收该资源 2、我们进行手动回收,操作如下 手动回收资源 [root@k8s-master pv-pvc]# kubectl edit pv pv-nfs6 之后到NFS服务端操作,清除该pv下的数据 [root@k8s-node03 ~]# rm -fr /data/nfs6/* 到此,手动回收资源操作成功! 1、匹配StatefulSet的Pod name(网络标识)的模式为: 2、StatefulSet为每个Pod副本创建了一个DNS域名,这个域名的格式为: 3、StatefulSet使用Headless服务来控制Pod的域名,这个Headless服务域名的为: 4、根据volumeClaimTemplates,为每个Pod创建一个PVC,PVC的命令规则为: 5、删除Pod不会删除对应的PVC,手动删除PVC将自动释放PV。 作者:杰宏唯一
service/nginx created
statefulset.apps/web created
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get svc -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1
nginx ClusterIP None
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get sts -o wide
NAME READY AGE CONTAINERS IMAGES
web 1/3 25s nginx registry.cn-beijing.aliyuncs.com/google_registry/nginx:1.17
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-0 1/1 Running 0 37s 10.244.1.14 k8s-node1
web-1 1/1 Running 0 23s 10.244.2.10 k8s-node2
web-2 1/1 Running 0 5s 10.244.1.15 k8s-node1 4.4PV和PVC状态信息查看
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
persistentvolume/pv-nfs1 1Gi RWO Recycle Available nfs 5m32s Filesystem
persistentvolume/pv-nfs2 3Gi RWO Recycle Bound default/www-web-0 nfs 5m32s Filesystem
persistentvolume/pv-nfs3 5Gi RWO Recycle Available slow 5m32s Filesystem
persistentvolume/pv-nfs4 10Gi RWO Recycle Bound default/www-web-2 nfs 5m32s Filesystem
persistentvolume/pv-nfs5 5Gi RWX Recycle Available nfs 5m32s Filesystem
persistentvolume/pv-nfs6 5Gi RWO Recycle Bound default/www-web-1 nfs 5m32s Filesystem
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE VOLUMEMODE
persistentvolumeclaim/www-web-0 Bound pv-nfs2 3Gi RWO nfs 106s Filesystem
persistentvolumeclaim/www-web-1 Bound pv-nfs6 5Gi RWO nfs 92s Filesystem
persistentvolumeclaim/www-web-2 Bound pv-nfs4 10Gi RWO nfs 74s Filesystem4.5curl访问验证
[root@k8s-master pv-pvc]# echo "pv-nfs4+++" > /nfsdata/nfs4/index.html
[root@k8s-master pv-pvc]# echo "pv-nfs6---" > /nfsdata/nfs6/index.html
[root@k8s-master pv-pvc]# chown -R nfsnobody.nfsnobody /nfsdata/
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-0 1/1 Running 0 17m 10.244.1.14 k8s-node1
web-1 1/1 Running 0 17m 10.244.2.10 k8s-node2
web-2 1/1 Running 0 17m 10.244.1.15 k8s-node1
[root@k8s-master nfs2]# curl 10.244.1.14
pv-nfs2===
[root@k8s-master nfs2]# curl 10.244.2.10
pv-nfs6---
[root@k8s-master nfs2]# curl 10.244.1.15
pv-nfs4+++4.6删除sts并回收PV
service "nginx" deleted
statefulset.apps "web" deleted
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pod -o wide
No resources found in default namespace.
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE VOLUMEMODE
www-web-0 Bound pv-nfs2 3Gi RWO nfs 43m Filesystem
www-web-1 Bound pv-nfs6 5Gi RWO nfs 43m Filesystem
www-web-2 Bound pv-nfs4 10Gi RWO nfs 43m Filesystem
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv -o wide
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
pv-nfs1 1Gi RWO Recycle Available nfs 47m Filesystem
pv-nfs2 3Gi RWO Recycle Bound default/www-web-0 nfs 47m Filesystem
pv-nfs3 5Gi RWO Recycle Available slow 47m Filesystem
pv-nfs4 10Gi RWO Recycle Bound default/www-web-2 nfs 47m Filesystem
pv-nfs5 5Gi RWX Recycle Available nfs 47m Filesystem
pv-nfs6 5Gi RWO Recycle Bound default/www-web-1 nfs 47m Filesystem
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl delete pvc www-web-0 www-web-1 www-web-2
persistentvolumeclaim "www-web-0" deleted
persistentvolumeclaim "www-web-1" deleted
persistentvolumeclaim "www-web-2" deleted
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv -o wide
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
pv-nfs1 1Gi RWO Recycle Available nfs 90m Filesystem
pv-nfs2 3Gi RWO Recycle Available nfs 90m Filesystem
pv-nfs3 5Gi RWO Recycle Available slow 90m Filesystem
pv-nfs4 10Gi RWO Recycle Available nfs 90m Filesystem
pv-nfs5 5Gi RWX Recycle Available nfs 90m Filesystem
pv-nfs6 5Gi RWO Recycle Released default/www-web-1 nfs 90m Filesystem
[root@k8s-master pv-pvc]#
### 可见该pv还有引用
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv pv-nfs6 -o yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
………………
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
capacity:
storage: 5Gi
################### 可见仍然在被使用
claimRef:
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
name: www-web-1
namespace: default
resourceVersion: "1179810"
uid: d4d8943c-6b16-45a5-8ffc-691fcefc4f88
###################
nfs:
path: /data/nfs6
server: 172.16.1.113
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
storageClassName: nfs
volumeMode: Filesystem
status:
phase: Released
/data/
├── nfs1
├── nfs2
├── nfs3
├── nfs4
├── nfs5
└── nfs6
└── index.html
5 directories, 2 files
### 去掉claimRef: 部分
### 再次查看pv信息
[root@k8s-master pv-pvc]# kubectl get pv -o wide
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE VOLUMEMODE
pv-nfs1 1Gi RWO Recycle Available nfs 108m Filesystem
pv-nfs2 3Gi RWO Recycle Available nfs 108m Filesystem
pv-nfs3 5Gi RWO Recycle Available slow 108m Filesystem
pv-nfs4 10Gi RWO Recycle Available nfs 108m Filesystem
pv-nfs5 5Gi RWX Recycle Available nfs 108m Filesystem
pv-nfs6 5Gi RWO Recycle Available nfs 108m Filesystem5.StatefulSet网络标识与PVC
$(statefulset名称)-$(序号)
,比如StatefulSet名称为web,副本数为3。则为:web-0、web-1、web-2$(podname).(headless service name)
,也就意味着服务之间是通过Pod域名来通信而非Pod IP。当Pod所在Node发生故障时,Pod会被漂移到其他Node上,Pod IP会发生改变,但Pod域名不会变化$(service name).$(namespace).svc.cluster.local
,其中 cluster.local 指定的集群的域名$(volumeClaimTemplates name)-$(pod name)
,比如volumeClaimTemplates为www,pod name为web-0、web-1、web-2;那么创建出来的PVC为:www-web-0、www-web-1、www-web-2
出处:http://www.cnblogs.com/wuxinchun/
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