kubernetes資源對象--持久化存儲Persistent Volume和Persistent Volume Claim

概念

存儲管理跟計算管理是兩個不同的問題。理解每個存儲系統(tǒng)是一件復(fù)雜的事情，特別是對于普通用戶來說，有時并不需要關(guān)心各種存儲實現(xiàn)，只希望能夠安全可靠地存儲數(shù)據(jù)。

為了簡化對存儲調(diào)度，K8S對存儲的供應(yīng)和使用做了抽象，以API形式提供給管理員和用戶使用。要完成這 一任務(wù)，引入了兩個新的API資源：Persistent
Volume（持久卷，以下簡稱PV）和Persistent Volume Claim（持久卷申請，以下簡稱PVC）。


PV是集群中的一塊網(wǎng)絡(luò)存儲，跟Node一樣，也是集群的資源。PV跟Volume(卷)類似，不過會有獨立于Pod的生命周期。由系統(tǒng)管理員配置創(chuàng)建的一個數(shù)據(jù)卷（即PV類型），它代表了某一類存儲插件實現(xiàn)。

PVC是用戶的一個請求，跟Pod類似。Pod消費Node的資源，PVC消費PV的資源。Pod
能夠申請?zhí)囟ǖ馁Y源（CPU和內(nèi)存）；PVC能夠申請?zhí)囟ǖ某叽绾驮L問模式（例如可以加載一個讀寫，以及多個只讀實例），而無須感知后端的存儲實現(xiàn)。.

PV類型

PV類型使用插件的形式來實現(xiàn)。K8S現(xiàn)在支持以下插件：

　　GCEPersistentDisk

　　AWSElasticBlockStore

　　AzureFile

　　AzureDisk

　　FC (FibreChannel)

　　Flocker

　　NFS

　　iSCSI

　　RBD (CephBlock Device)

　　CephFS

　　Cinder(OpenStack block storage)

　　Glusterfs

　　VsphereVolume

　　QuobyteVolumes

　　HostPath

　　VMware Photon

　　PortworxVolumes

　　ScaleIOVolumes

PV、PVC生命周期

PV是集群的資源。PVC是對這一資源的請求，也是對資源的所有權(quán)的檢驗。PV和PVC 之間的互動遵循如下的生命周期。

供應(yīng)

集群管理員會創(chuàng)建一系列的PV。這些PV包含了為集群用戶提供的真實存儲資源?？衫?K8S API來消費。

綁定


用戶創(chuàng)建一個包含了容量和訪問模式的PVC。Master會監(jiān)聽PVC的產(chǎn)生，并嘗試根據(jù)請求內(nèi)容查找匹配的PV，并把PV和PVC進行綁定。用戶能夠獲取滿足需要的資源，并且在使用過程中可能超出請求數(shù)量。


如果找不到合適的卷，這一申請就會持續(xù)處于非綁定狀態(tài)，一直到出現(xiàn)合適的PV。例如一個集群準(zhǔn)備了很多的50G大小的持久卷，（雖然總量足夠）也是無法響應(yīng)100G的申請的，除非把100G的PV加入集群。

使用

Pod把PVC作為卷來使用。集群會通過PVC查找綁定的PV，并Mount給Pod。對于支持多種訪問方式的卷，用戶在使用 PVC
作為卷時，可以指定需要的訪問方式。

一旦用戶擁有了一個已經(jīng)綁定的PVC，被綁定的PV就歸該用戶所有了。用戶的Pods能夠通過在Pod的卷中包含的PVC來訪問他們占有的PV。

釋放


當(dāng)用戶完成對卷的使用時，就可以利用API刪除PVC對象了，而且還可以重新申請。刪除PVC后，對應(yīng)的卷被視為“被釋放”，但這時還不能給其他的PVC使用。之前的PVC數(shù)據(jù)還保存在卷中，要根據(jù)策略來進行后續(xù)處理。

回收


PV的回收策略向集群闡述了在PVC釋放卷時，應(yīng)如何進行后續(xù)工作。目前可以采用三種策略：保留，回收或者刪除。保留策略允許重新申請這一資源。在PVC能夠支持的情況下，刪除策略會同時刪除卷以及AWS
EBS/GCE PD或者Cinder卷中的存儲內(nèi)容。如果插件能夠支持，回收策略會執(zhí)行基礎(chǔ)的擦除操作（rm -rf
/thevolume/*），這一卷就能被重新申請了。

創(chuàng)建范例

PV

每個PV包含一個spec，用于描述該卷的規(guī)格和狀態(tài)。
cat << EOF > pv-lykops-sfs-0.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume
metadata: name: pv-lykops-sfs-0 labels: type: nfs app: pv version: v1 spec:
capacity: storage: 1Gi accessModes: -ReadWriteMany
persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle nfs: path: /data server: 192.168.20.128
readOnly: false EOF kubectl create -f pv-lykops-sfs-0.yaml

Capacity（容量）

一般來說，PV會指定存儲容量。這里需要使用PV的capcity屬性。

目前存儲大小是唯一一個能夠被申請的指標(biāo)。

Access Modes（訪問模式）


只要資源提供者支持，持久卷能夠被用任何方式加載到主機上。每種存儲都會有不同的能力，每個PV的訪問模式也會被設(shè)置成為該卷所支持的特定模式。例如NFS能夠支持多個讀寫客戶端，但某個NFS
PV可能會在服務(wù)器上以只讀方式使用。每個PV都有自己的一系列的訪問模式，這些訪問模式取決于PV的能力。

訪問模式的可選范圍如下：

ReadWriteOnce：該卷能夠以讀寫模式被加載到一個節(jié)點上。

ReadOnlyMany：該卷能夠以只讀模式加載到多個節(jié)點上。

ReadWriteMany：該卷能夠以讀寫模式被多個節(jié)點同時加載。

在 CLI 下，訪問模式縮寫為：

RWO：ReadWriteOnce

ROX：ReadOnlyMany

RWX：ReadWriteMany

重要！一個卷不論支持多少種訪問模式，同時只能以一種訪問模式加載。例如一個
GCEPersistentDisk既能支持ReadWriteOnce，也能支持ReadOnlyMany。

Recycling Policy（回收策略）

當(dāng)前的回收策略可選值包括：

Retain-人工重新申請

Recycle-基礎(chǔ)擦除（“rm-rf /thevolume/*”）

Delete-相關(guān)的存儲資產(chǎn)，例如AWSEBS或GCE PD卷一并刪除。

目前，只有NFS和HostPath支持Recycle策略，AWSEBS、GCE PD支持Delete策略。

階段（Phase）

一個卷會處于如下階段之一：

Available：可用資源，尚未被綁定到PVC上

Bound：該卷已經(jīng)被綁定

Released：PVC已經(jīng)被刪除，但該資源尚未被集群回收

Failed：該卷的自動回收過程失敗。

CLI 會顯示綁定到該 PV 的 PVC。

PVC
cat << EOF > pvc-lykops-sfs-0.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim
metadata: name: pvc-lykops-sfs-0 labels: type: nfs app: pvc version: v1 spec:
accessModes: -ReadWriteMany resources: requests: storage: 1Gi EOF kubectl
create -f pvc-lykops-sfs-0.yaml

訪問模式

PVC使用跟PV一致的訪問模式。

資源

PVC跟Pod一樣可以請求特定數(shù)量的資源。在這里的請求內(nèi)容就是存儲（storage）。Resource Model 文中提到的內(nèi)容對 PV 和 PVC
同樣適用。

StatefulSet調(diào)用

Pod能夠借助PVC來訪問存儲。PVC必須跟Pod
處于同一個命名空間。集群找到Pod命名空間中的PVC，然后利用PVC獲取到PV。這個卷就會被加載到主機上，讓Pod使用。
cat << EOF > lykops-sfs.yaml apiVersion: apps/v1beta1 kind: StatefulSet
metadata: name: lykops-sfs labels: software: apache project: lykops app:
lykops-sfs version: v1spec: serviceName: lykops-sfs template: metadata: labels:
software: apache project: lykops app: lykops-sfs version: v1 name: test-sfs
spec: containers: - name: lykops-sfs image: web:apache ports: - containerPort:
80 name: apache volumeMounts: - name: pvc mountPath: /data/
volumeClaimTemplates: -metadata: name: pvc spec: accessModes: - ReadWriteMany
resources: requests: storage: 1Gi EOF kubectl create -f lykops-sfs.yaml


PV、PVC、調(diào)用資源的創(chuàng)建注意事項

使用限制

PVC、PV不能使用在deployment、rc、rs等場景下

命名規(guī)則

如上面的例子：

調(diào)用PVC的StatefulSet：StatefulSet名稱為test-sfs，卷名為pvc

PV：pv-test-sfs-{0,1}

PVC：pvc-test-sfs-{0,1}

規(guī)則如下：

PVC和PV的命名規(guī)則為：資源類型-StatefulSet名稱-副本數(shù)序號（從0開始）

PV和PVC的yaml規(guī)劃

除了命名規(guī)則外，還需要保證訪問accessModes、resources這兩個一樣

按照以上規(guī)則創(chuàng)建后，可以看到PV和PVC能關(guān)聯(lián)起來

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