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Kubernetes中的PV和PVC是啥

K8S引入了一組叫作Persistent Volume Claim(PVC)和Persistent Volume(PV)的API物件,大大降低了使用者宣告和使用持久化Volume的門檻。
在Pod的Volumes中,只要宣告型別是persistentVolumeClaim,指定PVC的名字,當建立這個PVC物件,k8s就自動為它繫結一個符合條件的Volume,這個Volume,從PV來

PVC和PV的設計,類似“介面”和“實現”的思想,開發者只知道使用“介面”PVC,運維人員負責給“介面”繫結具體的實現PV,說白了PVC就是一種特殊的Volume

PVC和PV的實現原理
PVC:描述 Pod想要使用的持久化屬性,比如儲存大小、讀寫許可權等
PV:描述一個具體的Volume屬性,比如Volume的型別、掛載目錄、遠端儲存伺服器地址等
StorageClass:充當PV的模板,自動為PVC建立PV

一、關於PV建立的流程

大多數情況,持久化Volume的實現,依賴於遠端儲存服務,如遠端檔案儲存(NFS、GlusterFS)、遠端塊儲存(公有云提供的遠端磁碟)等。
K8s需要使用這些儲存服務,來為容器準備一個持久化的宿主機目錄,以供以後掛載使用,建立這個目錄分為兩階段:

1.建立一個遠端塊儲存,相當於建立了一個磁碟,稱為Attach

由Volume Controller負責維護,不斷地檢查 每個Pod對應的PV和所在的宿主機的掛載情況。可以理解為建立了一塊NFS磁碟,相當於執行

gcloud compute instances attach-disk < 虛擬機器名字 > --disk < 遠端磁碟名字 >

為了使用這塊磁碟,還需要掛載操作

2.將這個磁碟裝置掛載到宿主機的掛載點,稱為Mount

將遠端磁碟掛載到宿主機上,發生在Pod對應的宿主機上,是kubelet元件一部分,利用goroutine執行,不會阻塞主我看一下
相當於執行

mount -t nfs <NFS 伺服器地址 >:/ /var/lib/kubelet/pods/<Pod 的 ID>/volumes/kubernetes.io~<Volume 型別 >/<Volume 名字 > 

通過這個掛載操作,Volume的宿主機目錄就成為了一個遠端NFS目錄的掛載點,以後寫入的所有檔案,都會被儲存在NFS伺服器上
如果是已經有NFS磁碟,第一步可以省略.

同樣,刪除PV的時候,也需要Umount和Dettach兩個階段處理

二、PV、PVC使用示例

1.建立PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: cqh
  labels:
    cqh: chenqionghe
spec:
  capacity:
    storage: 100Mi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /data/pv
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: cqh
          operator: In
          values:
          - chenqionghe

建立後檢視

root@VM-0-8-ubuntu:/home/ubuntu/statefulset# kubectl get pv
NAME      CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS    CLAIM         STORAGECLASS    REASON    AGE
cqh       100Mi      RWX            Delete           Bound     default/cqh   local-storage             4m

2.建立PVC

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: cqh
spec:
  storageClassName: local-storage
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 100Mi
  selector:
    matchLabels:
      cqh: chenqionghe

AccessModes為ReadWriteMany,表示這個Volume是可讀寫的,並且能掛載在多個節點上(官方支援的AccessMode)

執行建立後檢視

root@VM-0-8-ubuntu:/home/ubuntu/statefulset# kubectl get pvc
NAME      STATUS    VOLUME    CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS    AGE
cqh       Bound     cqh       100Mi      RWX            local-storage   4m

3.建立Pod,使用PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cqh
spec:
  containers:
    - name: cqh-container
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: "http-server"
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: pv-storage
  volumes:
    - name: pv-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: cqh

建立後檢視

NAME                    READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE            NOMINATED NODE
cqh                     1/1       Running   0          4m        10.244.0.46   vm-0-8-ubuntu   <none>
root@VM-0-8-ubuntu:/home/ubuntu/statefulset# kubectl describe po cqh
Name:               cqh
Namespace:          default
...
Volumes:
  pv-storage:
    Type:       PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  cqh
    ReadOnly:   false
  default-token-gqfrx:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-gqfrx
    Optional:    false
...
Events:
  Type    Reason     Age   From                    Message
  ----    ------     ----  ----                    -------
  Normal  Scheduled  4m    default-scheduler       Successfully assigned default/cqh to vm-0-8-ubuntu
  Normal  Pulling    4m    kubelet, vm-0-8-ubuntu  pulling image "nginx"
  Normal  Pulled     4m    kubelet, vm-0-8-ubuntu  Successfully pulled image "nginx"
  Normal  Created    4m    kubelet, vm-0-8-ubuntu  Created container
  Normal  Started    4m    kubelet, vm-0-8-ubuntu  Started container

總結

  1. PVC和PV相當於面向物件的介面和實現
  2. 使用者建立的Pod聲明瞭PVC,K8S會找一個PV配對,如果沒有PV,就去找對應的StorageClass,幫它建立一個PV,然後和PVC完成繫結
  3. 新建立的PV,要經過Master節點Attach為宿主機建立遠端磁碟,再經過每個節點kubelet元件把Attach的遠端磁碟Mount到宿主機目錄