Kubernetes存储之PC-PVC

概念

PersistentVolume（PV）

是由管理员设置的存储，它是群集的一部分。就像节点是集群中的资源一样，PV也是集群中的资源。PV是Volume之类的卷插件，但具有独立于使用PV的Pod的生命周期。此API对象包含存储实现的细节，即NFS、iSCSI或特定于云供应商的存储系统

PersistentVolumeClaim（PVC）

是用户存储的请求。它与Pod相似。Pod消耗节点资源，PVC消耗PV资源。Pod可以请求特定级别的资源（CPU和内存）。声明可以请求特定的大小和访问模式（例如，可以以读/写一次或只读多次模式挂载）

静态pv

集群管理员创建一些PV。它们带有可供群集用户使用的实际存储的细节。它们存在于Kubernetes API中，可用于消费

动态

当管理员创建的静态PV都不匹配用户的PersistentVolumeClaim时，集群可能会尝试动态地为PVC创建卷。此配置基于StorageClasses：PVC必须请求[存储类]，并且管理员必须创建并配置该类才能进行动态创建。声明该类为""可以有效地禁用其动态配置要启用基于存储级别的动态存储配置，集群管理员需要启用API server上的DefaultStorageClass[准入控制器]。例如，通过确保DefaultStorageClass位于API server组件的--admission-control标志，使用逗号分隔的有序值列表中，可以完成此操作

绑定

master中的控制环路监视新的PVC，寻找匹配的PV（如果可能），并将它们绑定在一起。如果为新的PVC动态调配PV，则该环路将始终将该PV绑定到PVC。否则，用户总会得到他们所请求的存储，但是容量可能超出要求的数量。一旦PV和PVC绑定后，PersistentVolumeClaim绑定是排他性的，不管它们是如何绑定的。PVC跟PV绑定是一对一的映射

持久化卷声明的保护

PVC保护的目的是确保由pod正在使用的PVC不会从系统中移除，因为如果被移除的话可能会导致数据丢失当启用PVC保护alpha功能时，如果用户删除了一个pod正在使用的PVC，则该PVC不会被立即删除。PVC的删除将被推迟，直到PVC不再被任何pod使用

持久化卷类型

PersistentVolume类型以插件形式实现。Kubernetes目前支持以下插件类型：

• GCEPersistentDiskAWSElasticBlockStore AzureFile AzureDisk FC (Fibre Channel)
• FlexVolumeFlockerNFS iSCSIRBD (Ceph Block Device) CephFS
• Cinder (OpenStack block storage) Glusterfs VsphereVolume Quobyte Volumes
• HostPathVMware Photon Portworx Volumes ScaleIO Volumes StorageOS

持久卷演示代码

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

PV访问模式

PersistentVolume可以以资源提供者支持的任何方式挂载到主机上。如下表所示，供应商具有不同的功能，每个PV的访问模式都将被设置为该卷支持的特定模式。例如，NFS可以支持多个读/写客户端，但特定的NFS PV可能以只读方式导出到服务器上。每个PV都有一套自己的用来描述特定功能的访问模式

• ReadWriteOnce——该卷可以被单个节点以读/写模式挂载
• ReadOnlyMany——该卷可以被多个节点以只读模式挂载
• ReadWriteMany——该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中，访问模式缩写为：

• RWO - ReadWriteOnce
• ROX - ReadOnlyMany
• RWX - ReadWriteMany

回收策略

• Retain（保留）——手动回收
• Recycle（回收）——基本擦除（rm-rf/thevolume/*）
• Delete（删除）——关联的存储资产（例如AWS EBS、GCE PD、Azure Disk和OpenStack Cinder卷）将被删除

当前，只有NFS和HostPath支持回收策略。AWS EBS、GCE PD、Azure Disk和Cinder卷支持删除策略

状态

卷可以处于以下的某种状态：

• Available（可用）——一块空闲资源还没有被任何声明绑定
• Bound（已绑定）——卷已经被声明绑定
• Released（已释放）——声明被删除，但是资源还未被集群重新声明
• Failed（失败）——该卷的自动回收失败

命令行会显示绑定到PV的PVC的名称

持久化演示说明- NFS

Ⅰ、安装NFS服务器

yum install -y nfs-common nfs-utils rpcbind
mkdir /nfsdata
chmod 666 /nfsdata
chown nfsnobody /nfsdata
cat /etc/exports /nfsdata *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs

Ⅱ、部署PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfspv1
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: nfs
  nfs:
    path: /data/nfs
  server: 10.66.66.10

Ⅲ、创建服务并使用PVC

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
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        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: 1Gi

关于StatefulSet

• 匹配Pod name (网络标识)的模式为：$(statefulset名称)-$(序号)，比如上面的示例：web-0，web-1，web-2
• StatefulSet为每个Pod副本创建了一个DNS域名，这个域名的格式为：$(podname).(headless servername)，也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非Pod IP，因为当Pod所在Node发生故障时，Pod会被飘移到其它Node上，Pod IP会发生变化，但是Pod域名不会有变化
• StatefulSet使用Headless服务来控制Pod的域名，这个域名的FQDN为：$(servicename).$(namespace).svc.cluster.local，其中，“cluster.local”指的是集群的域名
• 根据volumeClaimTemplates，为每个Pod创建一个pvc，pvc的命名规则匹配模式：(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的volumeMounts.name=www，Podname=web-[0-2]，因此创建出来的PVC是www-web-0、www-web-1、www-web-2
• 删除Pod不会删除其pvc，手动删除pvc将自动释放pv

Statefulset的启停顺序：

• 有序部署：部署StatefulSet时，如果有多个Pod副本，它们会被顺序地创建（从0到N-1）并且，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态。
• 有序删除：当Pod被删除时，它们被终止的顺序是从N-1到0。
• 有序扩展：当对Pod执行扩展操作时，与部署一样，它前面的Pod必须都处于Running和Ready状态。

StatefulSet使用场景：

• 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现。
• 稳定的网络标识符，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变。
• 有序部署，有序扩展，基于init containers来实现。
• 有序收缩。