k8s持久化存储之pv与pvc实践
之前写的一篇关于k8s部署zabbix监控系统的文章中，我们有使用到通过hostPath来持久化存储MySQL的数据以及emptyDir的简单使用。如果我们要在k8s上部署一个符合生产级别的应用，很显然，就数据持久化而言，使用hostPath与emptyDir来持久化我们的数据是不可以的，我们还需要更加可靠的存储来保存应用的持久化数据，这样容器在重建后，依然可以使用之前的数据。此篇文章将详细介绍k8s中两个非常重要的资源对象：pv、pvc来实现存储管理。
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kubernetes版本：1.16.0
概念
pv全称为PersistentVolume(持久化卷)，是对底层的共享存储的一种抽象，它和具体的底层的共享存储技术的实现方式有关，比如 Ceph、GlusterFS、NFS 等。
pvc全称PersistentVolumeClaim(持久化卷声明)，PVC 是用户存储的一种声明，PVC 消耗的是 PV 资源，对于真正使用存储的用户不需要关心底层的存储实现细节，只需要直接使用 PVC 即可。
NFS
k8s支持的 PV 类型有很多，常见的有 Ceph、GlusterFs、nfs以及 hostPath，不过 hostPath 仅仅可用于单机测试。方便起见，我们以NFS存储资源进行演示。
接下来我们在节点192.168.248.139上面安装nfs服务，共享的数据目录为/data/nfs/
1、安装配置nfs
yum install nfs-utils rpcbind -y mkdir -p /data/nfs && chmod 755 /data/nfs/ cat /etc/exports /data/nfs *(rw,sync,no_root_squash) systemctl start rpcbind nfs && systemctl enable rpcbind nfs
在k8s上配置使用pv与pvc之前，我们需要在所有的node节点上安装nfs客户端，我所使用的环境节点如下：
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get nodes -o wide NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME k8s-node-01 Ready90d v1.16.0 192.168.248.134 CentOS Linux 7 (Core) 3.10.0-957.el7.x86_64 docker://18.9.6 k8s-node-02 Ready 90d v1.16.0 192.168.248.135 CentOS Linux 7 (Core) 3.10.0-957.el7.x86_64 docker://18.9.6
必须在所有节点都安装 nfs 客户端，否则可能会导致 PV 挂载不上的问题。
创建pv
部署完nfs存储，接下来我们就可以通过编辑yaml文件，来创建pv和pvc资源了。下面我们来创建一个 PV 资源对象，使用 nfs 类型的后端存储，2G 的存储空间，访问模式为 ReadWriteOnce，回收策略为 Recyle。
vim pv1.yaml
apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv-01 labels: name: pv-01 spec: nfs: path: /data/nfs server: 192.168.248.139 accessModes: ["ReadWriteOnce"] persistentVolumeReclaimPolicy: Retain capacity: storage: 2Gi
对以上yaml文件中一些参数做以下解释
nfs：表示使用的后端存储为nfs
path：表示后端存储共享的数据目录
accessMode：是用来对pv进行访问权限的设置，包括以下几种方式：
ReadWriteOnce（RWO）：读写权限，只能被单个节点挂载
ReadOnlyMany（ROX）：只读权限，可以被多个节点挂载
ReadWriteMany（RWX）：读写权限，可以被多个节点挂载
persistentVolumeReclaimPolicy：表示pv的回收策略，默认为Retain，目前支持的有三种：
Retain（保留）
Recycle（回收）
Delete（删除）
然后使用kubectl命令创建即可
[root@k8s-master-01 pv]# kubectl apply -f pv1.yaml persistentvolume/pv-01 created [root@k8s-master-01 pv]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE mysql-pv-volume 20Gi RWO Retain Bound default/mysql-pv-claim manual 2d2h pv-01 2Gi RWO Recycle Available 6s
如上，pv-01已经创建成功，状态为Available，表示pv-01已经准备就绪，可以被pvc申请使用。
pv的生命周期中可能会处于4种不同的阶段：
Available（可用）
Bound（已绑定）
Released（已释放）
Failed（失败）
创建pvc
对应的yaml文件内容如下：
vim pvc-nfs.yaml
apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc-nfs spec: accessModes: ["ReadWriteOnce"] resources: requests: storage: 2Gi
然后使用kubectl命令创建即可
[root@k8s-master-01 pv]# kubectl apply -f pvc-nfs.yaml persistentvolumeclaim/pvc-nfs created [root@k8s-master-01 pv]# kubectl get pv,pvc NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE persistentvolume/mysql-pv-volume 20Gi RWO Retain Bound default/mysql-pv-claim manual 2d3h persistentvolume/pv-01 2Gi RWO Retain Bound default/pvc-nfs 19s NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE persistentvolumeclaim/mysql-pv-claim Bound mysql-pv-volume 20Gi RWO manual 2d3h persistentvolumeclaim/pvc-nfs Bound pv-01 2Gi RWO 7s
可以看到 pvc-nfs已经创建成功，并且处于绑定状态，pv也处于绑定状态。
使用pvc
上面我们已经完成了pv和pvc的创建及绑定，接下来我们创建一个deployment，来使用上面的pvc
vim deployment-pvc.yaml
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: svc-nginx-demo spec: ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 80 nodePort: 31080 selector: app: liheng type: NodePort --- apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: deployment-pvc-demo labels: app: deployment-pvc-demo annotations: liheng86876/created-by: "LIHENG" spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: liheng template: metadata: labels: app: liheng spec: containers: - name: web-test image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name: http containerPort: 80 volumeMounts: - name: html mountPath: /usr/share/nginx/html/ volumes: - name: html persistentVolumeClaim: claimName: pvc-nfs
然后使用kubectl命令创建即可
[root@k8s-master-01 pv]# kubectl get deploy,pod,svc NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE deployment.apps/deployment-pvc-demo 3/3 3 3 2m6s NAME READY STATUS RESTARTS AGE pod/deployment-pvc-demo-77859488fc-bmlhd 1/1 Running 0 2m5s pod/deployment-pvc-demo-77859488fc-c8xkn 1/1 Running 0 2m5s pod/deployment-pvc-demo-77859488fc-pz6g9 1/1 Running 0 2m5s NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service/kubernetes ClusterIP 10.0.0.1443/TCP 90d service/svc-nginx-demo NodePort 10.0.0.194 80:31080/TCP 2m6s
可以看到pod已经处于running状态，我们可以通过如下命令查看deployment和svc的详细信息
[root@k8s-master-01 pv]# kubectl describe deploy deployment-pvc-demo
Name: deployment-pvc-demo
Namespace: default
CreationTimestamp: Mon, 17 Feb 2020 18:04:26 +0800
Labels: app=deployment-pvc-demo
Annotations: deployment.kubernetes.io/revision: 1
kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
{"apiVersion":"apps/v1","kind":"Deployment","metadata":{"annotations":{"liheng86876/created-by":"LIHENG"},"labels":{"app":"deployment-pvc-...
liheng86876/created-by: LIHENG
Selector: app=liheng
Replicas: 3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType: RollingUpdate
MinReadySeconds: 0
RollingUpdateStrategy: 25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
Labels: app=liheng
Containers:
web-test:
Image: nginx
Port: 80/TCP
Host Port: 0/TCP
Environment:
Mounts:
/usr/share/nginx/html/ from html (rw)
Volumes:
html:
Type: PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
ClaimName: pvc-nfs
ReadOnly: false
Conditions:
Type Status Reason
---- ------ ------
Available True MinimumReplicasAvailable
Progressing True NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:
NewReplicaSet: deployment-pvc-demo-77859488fc (3/3 replicas created)
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal ScalingReplicaSet 4m48s deployment-controller Scaled up replica set deployment-pvc-demo-77859488fc to 3 [root@k8s-master-01 pv]# kubectl describe svc svc-nginx-demo Name: svc-nginx-demo Namespace: default Labels:Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"svc-nginx-demo","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"nodePor... Selector: app=liheng Type: NodePort IP: 10.0.0.194 Port: 80/TCP TargetPort: 80/TCP NodePort: 31080/TCP Endpoints: 10.244.0.134:80,10.244.0.135:80,10.244.1.129:80 Session Affinity: None External Traffic Policy: Cluster Events:
访问测试
我们就可以通过任意节点的 IP:31080 端口来访问我们这里的Nginx服务
为什么会出现403呢？？？那是应为我们的nfs共享目录没有文件导致
[root@localhost nfs]# pwd /data/nfs [root@localhost nfs]# ls [root@localhost nfs]# 我们创建一个index.html，然后访问测试 [root@localhost nfs]# echo "Welcome k8s
" > index.html
然后在刷新页面：
我们可以看到已经可以正常访问到页面。
数据持久化测试
测试方法：
1、我们将创建的nginx应用删除掉，然后重新创建nginx应用，然后访问测试
结果：后端nfs存储里面的数据不会丢失，页面访问正常
2、我们将创建的nginx应用和pv及pvc全部删除，然后重新创建，然后访问测试
结果：后端nfs存储里面的数据不会丢失，页面访问正常
我们也可以在创建pv是将persistentVolumeReclaimPolicy参数分别设置为Recycle和Delete，然后做以上测试，这里就不一一进行测试了，有兴趣的同学可以深入研究一下。
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