Kubernetes中的PV和PVC是啥

  • 2019 年 10 月 17 日
  • 笔记

K8S引入了一组叫作Persistent Volume Claim(PVC)和Persistent Volume（PV）的API对象，大大降低了用户声明和使用持久化Volume的门槛。
在Pod的Volumes中，只要声明类型是persistentVolumeClaim，指定PVC的名字，当创建这个PVC对象，k8s就自动为它绑定一个符合条件的Volume，这个Volume，从PV来

PVC和PV的设计，类似“接口”和“实现”的思想，开发者只知道使用“接口”PVC，运维人员负责给“接口”绑定具体的实现PV，说白了PVC就是一种特殊的Volume

PVC和PV的实现原理
PVC：描述 Pod想要使用的持久化属性，比如存储大小、读写权限等
PV：描述一个具体的Volume属性，比如Volume的类型、挂载目录、远程存储服务器地址等
StorageClass：充当PV的模板，自动为PVC创建PV

一、关于PV创建的流程

大多数情况，持久化Volume的实现，依赖于远程存储服务，如远程文件存储（NFS、GlusterFS）、远程块存储（公有云提供的远程磁盘）等。
K8s需要使用这些存储服务，来为容器准备一个持久化的宿主机目录，以供以后挂载使用，创建这个目录分为两阶段：

1.创建一个远程块存储，相当于创建了一个磁盘，称为Attach

由Volume Controller负责维护，不断地检查 每个Pod对应的PV和所在的宿主机的挂载情况。可以理解为创建了一块NFS磁盘，相当于执行

gcloud compute instances attach-disk < 虚拟机名字 > --disk < 远程磁盘名字 >

为了使用这块磁盘，还需要挂载操作

2.将这个磁盘设备挂载到宿主机的挂载点，称为Mount

将远程磁盘挂载到宿主机上，发生在Pod对应的宿主机上，是kubelet组件一部分，利用goroutine执行，不会阻塞主我看一下
相当于执行

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

通过这个挂载操作，Volume的宿主机目录就成为了一个远程NFS目录的挂载点，以后写入的所有文件，都会被保存在NFS服务器上
如果是已经有NFS磁盘，第一步可以省略.

同样，删除PV的时候，也需要Umount和Dettach两个阶段处理

二、PV、PVC使用示例

1.创建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

创建后查看

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.创建PVC

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

AccessModes为ReadWriteMany，表示这个Volume是可读写的，并且能挂载在多个节点上(官方支持的AccessMode)

执行创建后查看

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.创建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

创建后查看

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

总结

  1. PVC和PV相当于面向对象的接口和实现
  2. 用户创建的Pod声明了PVC，K8S会找一个PV配对，如果没有PV，就去找对应的StorageClass，帮它创建一个PV，然后和PVC完成绑定
  3. 新创建的PV，要经过Master节点Attach为宿主机创建远程磁盘，再经过每个节点kubelet组件把Attach的远程磁盘Mount到宿主机目录

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