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当Pod被分配给节点时#xff0c;首先创建emptyDir卷#xff0c;并且只要该Pod在该节点上运行#xff0c;该卷就会存在。正如卷的名字所述#xff0c;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#xff0c;尽管该卷可以挂载到每…一、emptyDir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。 emptyDir可实现Pod中的容器之间共享目录数据但是emptyDir卷不能持久化数据会随着Pod生命周期结束而一起删除。
mkdir /opt/volumes
cd /opt/volumesvim pod-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-emptydirnamespace: defaultlabels:app: myapptier: frontend
spec:containers:- name: myappimage: nginx:1.14imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: httpcontainerPort: 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: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- 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 二、hostPath存储卷
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
把Node节点上的目录/文件挂载到容器中可实现持久化数据存储。但是存储空间会受到Node节点的单机限制Node节点故障数据就会丢失且Pod不能实现跨节点共享数据
//在 node01 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo this is node01 /data/pod/volume1/index.html//在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo this is node02 /data/pod/volume1/index.html//创建 Pod 资源
vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-hostpathnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/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falsereadOnly: 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: DirectoryOrCreatekubectl apply -f pod-hostpath.yaml 三、nfs共享存储卷 使用nfs服务将共享存储设备空间挂载到容器中可实现持久化数据存储且Pod能实现跨节点共享数据
//在stor01节点上安装nfs并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumesvim /etc/exports
/data/volumes 192.168.73.0/24(rw,no_root_squash)systemctl start rpcbind
systemctl start nfsshowmount -e
Export list for stor01:
/data/volumes 192.168.73.0/24//master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-vol-nfsnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1volumeMounts:- name: htmlmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: htmlnfs:path: /data/volumesserver: 192.168.136.160kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml 四、PVC 和 PV的静态存储卷
4.1 pv和pvc的介绍 PV 全称叫做 Persistent Volume持久化存储卷。它是用来描述或者说用来定义一个存储卷的这个通常都是由运维工程师来定义。
PVC 的全称是 Persistent Volume Claim是持久化存储的请求。它是用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储。
PVC 的使用逻辑在 Pod 中定义一个存储卷该存储卷类型为 PVC定义的时候直接指定大小PVC 必须与对应的 PV 建立关系PVC 会根据配置的定义去 PV 申请而 PV 是由存储空间创建出来的。PV 和 PVC 是 Kubernetes 抽象出来的一种存储资源。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。
4.2 pvc 和pv的创建过程及销毁过程 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即 PV 的创建可以直接创建 PV静态方式也可以使用 StorageClass 动态创建 ●Binding将 PV 分配给 PVC ●UsingPod 通过 PVC 使用该 Volume并可以通过准入控制StorageProtection1.9及以前版本为PVCProtection 阻止删除正在使用的 PVC ●ReleasingPod 释放 Volume 并删除 PVC ●Reclaiming回收 PV可以保留 PV 以便下次使用也可以直接从云存储中删除
根据这 5 个阶段PV 的状态有以下 4 种 ●Available可用表示可用状态还未被任何 PVC 绑定 ●Bound已绑定表示 PV 已经绑定到 PVC ●Released已释放表示 PVC 被删掉但是资源尚未被集群回收 ●Failed失败表示该 PV 的自动回收失败 一个PV从创建到销毁的具体流程如下
一个PV创建完后状态会变成Available等待被PVC绑定。一旦被PVC邦定PV的状态会变成Bound就可以被定义了相应PVC的Pod使用。Pod使用完后会释放PVPV的状态变成Released。变成Released的PV会根据定义的回收策略做相应的回收工作。有三种回收策略Retain、Delete和Recycle。Retain就是保留现场K8S集群什么也不做等待用户手动去处理PV里的数据处理完后再手动删除PV。Delete策略K8S会自动删除该PV及里面的数据。Recycle方式K8S会将PV里的数据删除然后把PV的状态变成Available又可以被新的PVC绑定使用。
4.3 对pv的操作解释 kubectl explain pv #查看pv的定义方式 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 kubectl explain pv.spec #查看pv定义的规格 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 ReadWriteManyiSCSI 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releasedPVC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 kubectl explain pvc #查看PVC的定义方式 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 4.4 静态创建pv和pvc资源由pod运用过程 如图所示我们将选择一台k8s集群之外的服务器作为NFS共享存储服务器并且按照图中的规格
创建pv再由k8s集群创建pv资源和pvc资源最后将其挂载在pod上进行使用 步骤一在NFS主机上创建共享目录并且进行exportfs发布
#创建共享目录
mkdir -p /data/vulumes/v{1..5}
#进行exports共项目录的编辑
vim /etc/exports
/data/vulumes/v1 192.168.136.0/24(rw,sync,no_root_squash)
/data/vulumes/v2 192.168.73.0/24(rw,sync,no_root_squash)
/data/vulumes/v3 192.168.73.0/24(rw,sync,no_root_squash)
/data/vulumes/v4 192.168.73.0/24(rw,sync,no_root_squash)
/data/vulumes/v5 192.168.73.0/24(rw,sync,no_root_squash)
#发布共享目录
exportfs -avf 步骤二在master主机编写pv资源创建yaml
showmount -e 192.168.136.160 vim pv-demo.yaml
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv0001
spec:capacity:storage: 1GivolumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce- ReadWriteManypersistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /data/vulumes/v1server: 192.168.73.108
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv0002
spec:capacity:storage: 2GivolumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /data/vulumes/v2server: 192.168.73.108
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv0003
spec:capacity:storage: 2GivolumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce- ReadWriteManypersistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /data/vulumes/v3server: 192.168.73.108
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv0004
spec:capacity:storage: 4GivolumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce- ReadWriteManypersistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /data/vulumes/v4server: 192.168.73.108
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv0005
spec:capacity:storage: 5GivolumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce- ReadWriteManypersistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /data/vulumes/v5server: 192.168.73.108kubectl apply -f pv-demo.yaml 步骤三创建pvc资源并且设置匹配绑定相应的pv
vim pvc-demo.yamlapiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: myclaim
spec:accessModes:- ReadWriteManyresources:requests:storage: 2Gikubectl apply -f pvc-demo.yaml 步骤四创建pod挂载共享卷并且进行共享目录写入测试
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: mypod
spec:containers:- name: myappimage: nginx:1.14volumeMounts:- mountPath: /usr/share/nginx/htmlname: mypdvolumes:- name: mypdpersistentVolumeClaim:claimName: myclaimkubectl apply -f pod-demo.yaml 五、StorageClass nfs-client-provisioner搭建动态创建pv
5.1 StorageClass nfs-client-provisioner的理解
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。Kubernetes 本身支持的动态 PV 创建不包括 NFS所以需要使用外部存储卷插件分配PV。详见
存储类 | Kubernetes本文描述了 Kubernetes 中 StorageClass 的概念。 建议先熟悉卷和持久卷的概念。StorageClass 为管理员提供了描述存储类的方法。 不同的类型可能会映射到不同的服务质量等级或备份策略或是由集群管理员制定的任意策略。 Kubernetes 本身并不清楚各种类代表的什么。这个类的概念在其他存储系统中有时被称为配置文件。StorageClass API 每个 StorageClass 都包含 provisioner、parameters 和 reclaimPolicy 字段 这些字段会在 StorageClass 需要动态制备 PersistentVolume 时会使用到。StorageClass 对象的命名很重要用户使用这个命名来请求生成一个特定的类。 当创建 StorageClass 对象时管理员设置 StorageClass 对象的命名和其他参数。管理员可以为没有申请绑定到特定 StorageClass 的 PVC 指定一个默认的存储类 更多详情请参阅 PersistentVolumeClaim 章节。apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name: standard provisioner: kubernetes.io/aws-ebs parameters: type: gp2 reclaimPolicy: Retain allowVolumeExpansion: true mountOptions: - debug volumeBindingMode: Immediate 默认 StorageClass 当一个 PVC 没有指定 storageClassName 时会使用默认的 StorageClass。 集群中只能有一个默认的 StorageClass。如果不小心设置了多个默认的 StorageClass 在动态制备 PVC 时将使用其中最新的默认设置的 StorageClass。https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/卷插件称为 Provisioner存储分配器NFS 使用的是 nfs-client这个外部卷插件会使用已经配置好的 NFS 服务器自动创建 PV。 Provisioner用于指定 Volume 插件的类型包括内置插件如 kubernetes.io/aws-ebs和外部插件如 external-storage 提供的 ceph.com/cepfs。
5.2 具体的操作运用
步骤一在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 192.168.73.0/24(rw,no_root_squash,sync)systemctl restart nfs 步骤二创建 Service Account用来管理 NFS Provisioner 在 K8s集群中运行的权限和动态规则
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
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:name: nfs-client-provisioner-clusterrolebinding
subjects:
- kind: ServiceAccountname: nfs-client-provisionernamespace: default
roleRef:kind: ClusterRolename: nfs-client-provisioner-clusterroleapiGroup: rbac.authorization.k8s.iokubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml 步骤三使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:containers:- command:- kube-apiserver- --feature-gatesRemoveSelfLinkfalse #添加这一行- --advertise-address192.168.73.105
......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: 1selector:matchLabels:app: nfs-client-provisionerstrategy:type: Recreatetemplate:metadata:labels:app: nfs-client-provisionerspec:serviceAccountName: nfs-client-provisioner #指定Service Account账户containers:- name: nfs-client-provisionerimage: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- name: nfs-client-rootmountPath: /persistentvolumesenv:- name: PROVISIONER_NAMEvalue: 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_SERVERvalue: stor01 #配置绑定的nfs服务器- name: NFS_PATHvalue: /opt/k8s #配置绑定的nfs服务器目录volumes: #申明nfs数据卷- name: nfs-client-rootnfs:server: stor01path: /opt/k8skubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml 步骤四创建 StorageClass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时不会对数据目录进行打包存档即删除数据为ture时就会自动对数据目录进行打包存档存档文件以archived开头kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml 步骤五 创建 PVC 和 Pod 测试
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: test-nfs-pvc#annotations: volume.beta.kubernetes.io/storage-class: nfs-client-storageclass #另一种SC配置方式
spec:accessModes:- ReadWriteManystorageClassName: nfs-client-storageclass #关联StorageClass对象resources:requests:storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: test-storageclass-pod
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- /bin/sh- -cargs:- sleep 3600volumeMounts:- name: nfs-pvcmountPath: /mntrestartPolicy: Nevervolumes:- name: nfs-pvcpersistentVolumeClaim:claimName: test-nfs-pvc #与PVC名称保持一致kubectl apply -f test-pvc-pod.yaml nfs主机中 总结
创建PV的方式 手动根据PV资源的配置模板静态的方式创建PV 根据PVC的配置模板通过引用StorageClass(简称SC)资源调用存储卷插件来动态的方式创建PV
PV的4个状态 Available可用表示为可用状态此时PV已经被创建出来了但还未被PVC绑定 Bound已绑定表示PV已经与PVC绑定了PV与PVC是一对一的绑定关系此时PVC可以被Pod使用 Released已释放表示PVC被删除了但PV还没被回收 Failed失败表示PV被自动回收失败
静态创建PV的步骤 1准备好存储设备和共享目录 2准备创建PV资源的配置文件定义访问模式(ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany、ReadWriteMany)、存储空间大小、回收策略Retain、Recycle、Delete、存储设备类型、storageClassName等 3准备创建PVC资源的配置文件定义访问模式(必要条件必须是PV支持的访问模式)、存储空间大小(默认就近选择大于等于指定大小的PV)、storageClassName等来绑定PV 4创建Pod资源挂载PVC存储卷定义卷类型为persistentVolumeClaim并在容器配置中定义存储卷挂载点路径
动态创建PV的步骤 1准备好存储设备和共享目录 2如果是外置存储卷插件需要先创建serviceaccount账户(Pod使用访问apiserver使用的账户)和RBAC授权(创建角色授予相关资源对象的操作权限再将账户与角色绑定)使得serviceaccount账户具有对PV、PVC、StorageClass等资源的操作权限 3准备创建外置存储插件Pod资源的配置文件定义serviceaccount账户作为Pod的用户并设置相关的环境变量(比如存储插件名称等) 4创建StorageClass资源provisioner要设置为存储插件名称 ------------------------以上操作是一劳永逸的之后只需要创建PVC资源引用StorageClass就可以自动调用存储卷插件动态创建PV资源------------------------ 5准备创建PVC资源的配置文件定义访问模式、存储空间大小、storageClassName设置为StorageClass资源名称等来动态创建PV资源并绑定PV 6创建Pod资源挂载PVC存储卷定义卷类型为persistentVolumeClaim并在容器配置中定义存储卷挂载点路径
