容器磁盘上的文件的生命周期是短暂的,这就使得在容器中运行重要应用时会出现一些问题。首先,当容器崩溃时,kubelet 会重启它,但是容器中的文件将丢失——容器以干净的状态(镜像最初的状态)重新启动。其次,在Pod中同时运行多个容器时,这些容器之间通常需要共享文件。Kubernetes 中的Volume抽象就很好的解决了这些问题。Pod中的容器通过Pause容器共享Volume,所以说PV前先看看存储卷例如emptyDir存储卷 、hostPath存储卷、 nfs共享存储卷
当Pod被分配给节点时,首先创建emptyDir卷,并且只要该Pod在该节点上运行,该卷就会存在。正如卷的名字所述,它最初是空的。Pod 中的容器可以读取和写入emptyDir卷中的相同文件,尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod 时,emptyDir中的数据将被永久删除
vim pod-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-emptydir
namespace: default
labels:
app: myapp
tier: frontend
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- name: http
containerPort: 80
#定义容器挂载内容
volumeMounts:
#使用的存储卷名称,如果跟下面volume字段name值相同,则表示使用volume的这个存储卷
- name: html
#挂载至容器中哪个目录
mountPath: /usr/share/nginx/html/
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
#在容器内定义挂载存储名称和挂载路径
mountPath: /data/
command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']
#定义存储卷
volumes:
#定义存储卷名称
- name: html
#定义存储卷类型
emptyDir: {}
kubectl apply -f pod-emptydir.yaml
kubectl get pods -o wide
#在上面定义了2个容器,其中一个容器是输入日期到index.html中,然后验证访问nginx的html是否可以获取日期。以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享
curl 10.244.1.41
--------------------------------------------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-emptydir
namespace: default
labels:
app: myapp
tier: frontend
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- name: http
containerPort: 80
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /data/
command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']
volumes:
- name: html
emptyDir: {}
分别进入两个容器查看是否共享
hostPath卷将 node 节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中
hostPath可以实现持久存储,但是在node节点故障时,也会导致数据的丢失
#在 node1 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node1.xtz.com' > /data/pod/volume1/index.html
#在 node2 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node2.xtz.com' > /data/pod/volume1/index.html
#创建 Pod 资源 master 操作
vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hostpath
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
#定义容器挂载内容
volumeMounts:
#使用的存储卷名称,如果跟下面volume字段name值相同,则表示使用volume的这个存储卷
- name: html
#挂载至容器中哪个目录
mountPath: /usr/share/nginx/html
#读写挂载方式,默认为读写模式false
readOnly: false
#volumes字段定义了paues容器关联的宿主机或分布式文件系统存储卷
volumes:
#存储卷名称
- name: html
#路径,为宿主机存储路径
hostPath:
#在宿主机上目录的路径
path: /data/pod/volume1
#定义类型,这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建
type: DirectoryOrCreate
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml
#访问测试
kubectl get pods -o wide
curl ip地址
#删除pod,再重建,验证是否依旧可以访问原来的内容
kubectl delete -f pod-hostpath.yaml
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml
kubectl get pods -o wide
curl ip地址
--------------------------------------------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hostpath
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
readOnly: false
volumes:
- name: html
hostPath:
path: /data/pod/volume1
type: DirectoryOrCreate
#在新的一台 nfs1 节点上安装nfs,并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes
vim /etc/exports
/data/volumes 192.168.113.0/24(rw,no_root_squash)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
showmount -e
#master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-vol-nfs
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
nfs:
path: /data/volumes
server: 192.168.113.128
kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml
kubectl get pods -o wide
#在nfs服务器上创建index.html
cd /data/volumes
vim index.html
<h1> nfs nfs1</h1>
#master节点操作
kubectl get pods -o wide
curl ip地址
#删除nfs相关pod,再重新创建,可以得到数据的持久化存储
kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml
kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml
整体结合大概叙述
上面介绍的PV和PVC模式是需要运维人员先创建好PV,然后开发人员定义好PVC进行一对一的Bond,但是如果PVC请求成千上万,那么就需要创建成千上万的PV,对于运维人员来说维护成本很高,Kubernetes提供一种自动创建PV的机制,叫StorageClass,它的作用就是创建PV的模板
创建 StorageClass 需要定义 PV 的属性,比如存储类型、大小等;另外创建这种 PV 需要用到的存储插件,比如 Ceph 等。 有了这两部分信息,Kubernetes 就能够根据用户提交的 PVC,找到对应的 StorageClass,然后 Kubernetes 就会调用 StorageClass 声明的存储插件,自动创建需要的 PV 并进行绑定
PV 是集群中的资源,PVC 是对这些资源的请求,也是对资源的索引检查
PV 和 PVC 之间的相互作用遵循这个生命周期:
Provisioning(配置) —> Binding(绑定) —> Using(使用) —> Releasing(释放) —> Recycling(回收)
Provisioning
Binding
Using
Releasing
Recycling
根据这 5 个阶段,PV 的状态有以下 4 种:
有三种回收策略,Retain、Delete和Recycle
查看pv的定义方式
kubectl explain pv
FIELDS:
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata: #由于 PV 是集群级别的资源,即 PV 可以跨 namespace 使用,所以 PV 的 metadata 中不用配置 namespace
name:
spec
查看pv定义的规格
kubectl explain pv.spec
spec:
nfs:(定义存储类型)
path:(定义挂载卷路径)
server:(定义服务器名称)
accessModes:(定义访问模型,有以下三种访问模型,以列表的方式存在,也就是说可以定义多个访问模式)
- ReadWriteOnce #(RWO)存储可读可写,但只支持被单个 Pod 挂载
- ReadOnlyMany #(ROX)存储可以以只读的方式被多个 Pod 挂载
- ReadWriteMany #(RWX)存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享
#nfs 支持全部三种;iSCSI 不支持 ReadWriteMany(iSCSI 就是在 IP 网络上运行 SCSI 协议的一种网络存储技术);HostPath 不支持 ReadOnlyMany 和 ReadWriteMany。
capacity:(定义存储能力,一般用于设置存储空间)
storage: 2Gi (指定大小)
storageClassName: (自定义存储类名称,此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV)
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain #回收策略(Retain/Delete/Recycle)
#Retain(保留):当删除与之绑定的PVC时候,这个PV被标记为released(PVC与PV解绑但还没有执行回收策略)且之前的数据依然保存在该PV上,但是该PV不可用,需要手动来处理这些数据并删除该PV。
#Delete(删除):删除与PV相连的后端存储资源(只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持)
#Recycle(回收):删除数据,效果相当于执行了 rm -rf /thevolume/* (只有 NFS 和 HostPath 支持)
查看PVC的定义方式
kubectl explain pvc
KIND: PersistentVolumeClaim
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion <string>
kind <string>
metadata <Object>
spec <Object>
PV和PVC中的spec关键字段要匹配,比如存储(storage)大小、访问模式(accessModes)、存储类名称(storageClassName)
kubectl explain pvc.spec
spec:
accessModes: (定义访问模式,必须是PV的访问模式的子集)
resources:
requests:
storage: (定义申请资源的大小)
storageClassName: (定义存储类名称,此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV)
这里有两种 PV 的提供方式:静态或者动态
静态:直接固定存储空间:
动态 —》通过存储类进行动态创建存储空间:
机器名 | 服务 |
---|---|
nfs-server | k8s-master(192.168.113.126) |
nfs-client | k8s-node1(192.168.113.125) |
nfs-client | k8s-node2(192.168.113.127) |
yum install -y nfs-utils rpcbind
mkdir /nfsdata1
mkdir /nfsdata2
mkdir /nfsdata3
chmod 777 /nfsdata1
chmod 777 /nfsdata2
chmod 777 /nfsdata3
vim /etc/exports
/nfsdata1 192.168.113.0/24(rw,no_root_squash,sync)
/nfsdata2 192.168.113.0/24(rw,no_root_squash,sync)
/nfsdata3 192.168.113.0/24(rw,no_root_squash,sync)
exportfs -rv
#手动加载 NFS 共享服务时,应该先启动 rpcbind,再启动 nfs
systemctl start rpcbind && systemctl enable rpcbind
systemctl start nfs && systemctl enable nfs
#查看 rpcbind 端口是否开启,rpcbind 服务默认使用 tcp 端口 111
netstat -anpt | grep rpcbind
#查看本机发布的共享目录
showmount -e
echo '11111' > /nfsdata1/index.html
echo '22222' > /nfsdata2/index.html
echo '33333' > /nfsdata3/index.html
这里定义 3 个 PV,并且定义挂载的路径以及访问模式,还有 PV 划分的大小
vim pv-demo.yaml #注意自己的共享目录和主机名
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv001
labels:
name: pv001
spec:
nfs:
path: /nfsdata1
server: master
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv002
labels:
name: pv002
spec:
nfs:
path: /nfsdata2
server: master
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv003
labels:
name: pv003
spec:
nfs:
path: /nfsdata3
server: master
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
创建并查看
kubectl apply -f pv-demo.yaml
kubectl get pv
这里定义了 PVC 的访问模式为多路读写,该访问模式必须在前面 PV 定义的访问模式之中。定义 PVC 申请的大小为 2Gi,此时 PVC 会自动去匹配多路读写且大小为 2Gi 的 PV ,匹配成功获取 PVC 的状态即为 Bound
vim pvc-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mypvc
spec:
accessModes: ["ReadWriteMany"]
resources:
requests:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pv-pvc
spec:
containers:
- name: myapp
image: nginx
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
persistentVolumeClaim:
claimName: mypvc
发布并查看
kubectl apply -f pvc-demo.yaml
kubectl get pv
可以看到 pv003 设定的 pvc 请求存储卷是 2Gi 并且多路可读可写
访问 pv003
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pv-pvc 1/1 Running 0 58s 10.244.1.3 node01 <none> <none>
[root@master ~]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pv001 1Gi RWO,RWX Retain Available 84s
pv002 2Gi RWO Retain Available 84s
pv003 2Gi RWO,RWX Retain Bound default/mypvc 84s
[root@master ~]# curl 10.244.1.3
33333
pod 创建不成功检查下网络怎么样,delete pv/pvc.yaml 重试
1. 我们通过相同的存储卷,只修改 pod 的名称
cp pvc-demo.yaml 1.yaml
cp pvc-demo.yaml 2.yaml
2. 修改 pod 的名称后,apply 执行创建
kubectl apply -f 1.yaml
kubectl apply -f 2.yaml
3. 查看 ip
kubectl get pod -o wide
4. curl 进行测试,查看是否共享存储卷,多路读写
前面的例子中,我们提前创建了 PV,然后通过 PVC 申请 PV 并在 Pod 中使用,这种方式叫做静态供给(Static Provision)
与之对应的是动态供给(Dynamical Provision),即如果没有满足 PVC 条件的 PV,会动态创建 PV。相比静态供给,动态供给有明显的优势:不需要提前创建 PV,减少了管理员的工作量,效率高
在 PV 和 PVC 使用过程中存在的问题,在 PVC 申请存储空间时,未必就有现成的 PV 符合 PVC 申请的需求,上面 nfs 在做 PVC 可以成功的因素是因为我们做了指定的需求处理。当 PVC 申请的存储空间不一定有满足 PVC 要求的 PV 时,Kubernetes 为管理员提供了描述存储 “class(类)” 的方法(StorageClass)。举个例子,在存储系统中划分一个 1TB 的存储空间提供给 Kubernetes 使用,当用户需要一个 10G 的 PVC 时,会立即通过 restful 发送请求,从而让存储空间创建一个 10G 的 image,之后在我们的集群中定义成 10G 的 PV 供给给当前的 PVC 作为挂载使用。在此之前我们的存储系统必须支持 restful 接口,比如 ceph 分布式存储,而 glusterfs 则需要借助第三方接口完成这样的请求
kubectl explain storageclass #storageclass 也是 k8s 上的资源
KIND: Storageclass
VERSION: storage.k8s.io/vl
FIELDS:
allowVolumeExpansion <boolean>
allowedTopologies<[]Object>apiversion<string>
kind <string>
metadata <object>
mountOptions <[]string>挂载选项
parameters <map[string]string #参数,取决于分配器,可以接受不同的参数。例如参数 type 的值 io1 和参数 iopsPerGB 特定于 EBS PV。当参数被省略时,会使用默认值。
provisioner <string-requred- #存储分配器,用来决定使用哪个卷插件分配 PV。该字段必须指定。
reclaimPolicy <string> #回收策略,可以是 Delete 或者 Retain。如果 StorageClass 对象被创建时没有指定 reclaimPolicy,它将默认为 Delete。
volumeBindingMode<string> #卷的绑定模式
StorageClass 中包含 provisioner、parameters 和 reclaimPolicy 字段,当 class 需要动态分配 PersistentVolume 时会使用到。由于 storageclass 需要一个独立的存储系统,此处就不再演示。从其他资料查看定义 storageclass 的方式如下:
==========================================================
kind: storageClass
apiversion: storage.k8s.io/v1432
metadata :
name : standard
provisioner: kubernetes.iol aws-ebs435 parameters:
type: gp2
reclaimPolicy: Retain
mountoptions:
- debug
#示例:
#1、在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
mkdir /opt/k8s
chmod 777 /opt/k8s/
vim /etc/exports
/opt/k8s 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash,sync)
systemctl restart nfs
2、创建 Service Account,用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限,设置 nfs-client 对 PV,PVC,StorageClass 等的规则
vim nfs-client-rbac.yaml
#创建 Service Account 账户,用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: nfs-client-provisioner
---
#创建集群角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumes"]
verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumeclaims"]
verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
- apiGroups: ["storage.k8s.io"]
resources: ["storageclasses"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["events"]
verbs: ["list", "watch", "create", "update", "patch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["endpoints"]
verbs: ["create", "delete", "get", "list", "watch", "patch", "update"]
---
#集群角色绑定,把服务账号和集群角色进行绑定,使得服务账号具有相关资原的操作
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrolebinding
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: nfs-client-provisioner
namespace: default
roleRef:
kind: ClusterRole
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml
3、使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner
NFS Provisione(即 nfs-client),有两个功能:一个是在 NFS 共享目录下创建挂载点(volume),另一个则是将 PV 与 NFS 的挂载点建立关联
#由于 1.20 版本启用了 selfLink,所以 k8s 1.20+ 版本通过 nfs provisioner 动态生成pv会报错,解决方法如下:
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:
containers:
- command:
- kube-apiserver
- --feature-gates=RemoveSelfLink=false #添加这一行
- --advertise-address=192.168.80.20
kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system
kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver
创建 NFS Provisioner
vim nfs-client-provisioner.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
name: nfs-client-provisioner
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nfs-client-provisioner
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: nfs-client-provisioner
spec:
serviceAccountName: nfs-client-provisioner #指定Service Account账户
containers:
- name: nfs-client-provisioner
image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: nfs-client-root
mountPath: /persistentvolumes
env:
- name: PROVISIONER_NAME
value: nfs-storage #配置 provisioner 的Name,确保该名称与StorageClass资源中的provisioner名称保持一致
- name: NFS_SERVER
value: stor01 #配置绑定的nfs服务器
- name: NFS_PATH
value: /opt/k8s #配置绑定的nfs服务器目录
volumes: #申明nfs数据卷
- name: nfs-client-root
nfs:
server: stor01 #上面要改的话两个要一致
path: /opt/k8s
kubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml
kubectl get pod
4、创建 Storage Class,负责建立 PVC 并调用 NFS provisioner 进行预定的工作,并让 PV 与 PVC 建立关联
vim nfs-client-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: nfs-client-storageclass
provisioner: nfs-storage #这里的名称要和provisioner配置文件中的环境变量PROVISIONER_NAME保持一致
parameters:
archiveOnDelete: "false" #false表示在删除PVC时不会对数据进行存档,即删除数据
kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml
kubectl get storageclass
5、创建 PVC 和 Pod 测试
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: test-nfs-pvc
spec:
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs-client-storageclass #关联StorageClass对象
resources:
requests:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-storageclass-pod
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command:
- "/bin/sh"
- "-c"
args:
- "sleep 3600"
volumeMounts:
- name: nfs-pvc
mountPath: /mnt
restartPolicy: Never
volumes:
- name: nfs-pvc
persistentVolumeClaim:
claimName: test-nfs-pvc #与PVC名称保持一致
kubectl apply -f test-pvc-pod.yaml
#PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间
kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
test-nfs-pvc Bound pvc-11670f39-782d-41b8-a842-eabe1859a456 1Gi RWX nfs-client-storageclass 2s
#查看 NFS 服务器上是否生成对应的目录,自动创建的 PV 会以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName} 的目录格式放到 NFS 服务器上
ls /opt/k8s/
default-test-nfs-pvc-pvc-11670f39-782d-41b8-a842-eabe1859a456
#进入 Pod 在挂载目录 /mnt 下写一个文件,然后查看 NFS 服务器上是否存在该文件
kubectl exec -it test-storageclass-pod sh
cd /mnt/
echo 'this is test file' > test.txt
#现 NFS 服务器上存在,说明验证成功
cat /opt/k8s/test.txt
动态 storage 小结:
storageclass动态:创建PV的过程
storageclass nfs-client-provisioner
1.准备NFS共享服务器和共享目录
2.创建sa服务账号,进行rbac资源操作权限的授权
3.创建nfs-client-provisioner
4.存储卷插件(以pod的形式运行的)配置中要关联sa服务账号使得存储卷插件获得相关资源操作权限
5.创建storageclass资源,配置中要关联存储卷插件的名称配置
–以上过程是一劳永逸的,以后只需要创建VC就可以动态生成相关V资源
6.创建PVC资源 配置中storageclass资源的名称,此时会在NFs服务器上生成相关Pv的共享目录,目录名一(naemsapce_name}-(pvc_name}-{pv_name}格式命名
7.创建Pod的资源存储类型设置成persistentVolumeclaim,在容器中配置存储挂载