k8s专栏-持久化存储(二) Local Persistent Volume

前言：

参考k8s教程由浅入深(哔哩哔哩课程)  深入剖析Kubernetes(极客时间)

一、Local Persistent Volume

意义：直接使用本地磁盘目录进行存储，增加读写性能

Local Persistent Volume设计难点：

1）如何将本地磁盘抽象成PV

• 问题：不应该把一个宿主机上的目录当作 PV 使用，因为缺乏io隔离，并且有可能被应用写满，造成宿主机宕机
• 解决：Local Persistent Volume 对应的存储介质须是额外挂载在宿主机的磁盘或者块设备

2）如何保证Pod始终能被正确的调度到它所请求的 Local Persistent Volume 所在的节点上

• 问题：使用两阶段处理是在pod调度到结点之后才执行的，对于Local PV来说，必须是事先知道宿主机上有哪些可用磁盘，才可以进行调度，不能在调度后才执行绑定
• 解决：调度器必须知道所有结点与Local Persistent Volume对应的磁盘关联关系，然后使用这个信息来调度Pod。(由VolumeBindingChecker 的过滤条件专门负责)

部署方法：

方法一：在宿主机上挂载并格式化一个可用本地磁盘

方法二：对于实验环境，可用在宿主机上挂载几个RAM Disk模拟本地磁盘

二、部署示例

1.创建挂载点

# 在node-1上执行
$ mkdir /mnt/disks
$ for vol in vol1 vol2 vol3; do
    mkdir /mnt/disks/$vol
    mount -t tmpfs $vol /mnt/disks/$vol
done

如果希望其他节点能支持Local Persistent Volume，需要在其他节点上执行挂载，并保证磁盘名称不重复

2.为本地磁盘定义PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:       # 指定它是一个 Local Persistent Volume
    path: /mnt/disks/vol1  # PV对应的本地磁盘路径
  nodeAffinity:     # 亲和性标志
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - node-1   # 必须部署在node-1上

pod要使用PV，必须运行在node-1上，因此必须增加亲和性标志

3.创建StorageClass

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner   # no-provisioner代表不会自动创建PV，创建PV步骤不可省略
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer     #延迟绑定

延迟绑定意义：避免一个被指定调度到特定结点的pod被绑定到合适的PV，根据调度器必须在调度的时候考虑 Volume 分布”的原则，导致pod被调度到不符合要求的node上

延迟调度时机：推迟到调度的时候。等到第一个声明使用该PVC的Pod出现在调度器之后，考虑调度规则，包括结点位置，来统一决定Pod声明的PVC要和哪一个PV绑定

延迟调度实现原理：维护了一个和Volume Controller 类似的控制循环，专门负责为声明了延迟绑定的PV/PVC绑定工作。当一个Pod的PVC未完成绑定时，调度器不会等待，而是直接把Pod重新放回待调度队列中，等下一个调度周期再处理

4.创建PVC

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: example-local-claim
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: local-storage

5.编写pod使用PVC

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

在Pod调度后，PVC才会和PV进行绑定

三、删除PV/PVC

删除步骤:

1. 删除使用这个 PV 的 Pod；
2. 从宿主机移除本地磁盘（比如，umount 它）；
3. 删除 PVC；
4. 删除 PV。

四、 Static Provisioner

k8s提供 Static Provisioner帮助管理PV。当 Static Provisioner 启动后，它就会通过 DaemonSet，自动检查每个宿主机的挂载目录，然后，调用 Kubernetes API，为这些目录下面的每一个挂载，创建一个对应的 PV 对象出来。