PV、PVC、StorageClass

PersistentVolume(PV)

是由管理员设置的存储，是集群的一部分，它不属于任何命名空间
PV的生命周期独立于使用它的pod的生命周期
PV更像是一种储备资源，先创建，有PVC需要它时才会被使用
PV可以是多种类型的（GCE，NFS等）
分为静态和动态

PersistentVolumeClaim(PVC)

PVC 是用户对存储资源的请求，用户创建pvc以使用pv
PVC与PV的绑定是一对一的映射,小的pvc可能会使用大的pv，没有其他pvc可以利用剩余空间
如果没有可用的PV，那么PVC会一直处于unbound未绑定状态，直到有新的pv产生，如果pvc与pv匹配，会自动绑定

PV 的生命周期

PV 的生命周期包含以下几个阶段：

供应 (Provisioning)

静态供应：管理员手动创建 PV
动态供应：通过 StorageClass 自动创建 PV

绑定 (Binding)

PVC 找到匹配的 PV 并绑定

使用 (Using)

Pod 通过 PVC 使用 PV

释放 (Releasing)

用户删除 PVC，释放 PV

回收 (Reclaiming)

根据 PV 的回收策略处理释放的 PV，策略如下
- 保留(Retain)：删除绑定的PVC后，PV不会被删除，需要手动删除
- 删除(Delete)：删除绑定的PVC后，PV不会被删除，其中的数据会被删除
- 回收(Recycle)：删除绑定的PVC后，PV会被自动删除(已废弃)

PV访问模式

只能同时指定一种模式
ReadWriteOnce (RWO) 该卷只能被单个节点以读/写模式挂载
ReadOnlyMany (ROX) 该卷可以被多个节点以只读模式挂载
ReadWriteMany (RWX) 该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

PV和 PVC 的状态

PV的状态

Available：可用状态，目前还没有绑定给PVC
Bound：已经绑定给了某个PVC
Released：PVC已经解除与PV的绑定，但是PV还没有被集群回收
Failed：PV在自动回收中失败了

PVC的状态

Pending：PVC 正在等待可用的 PV。
Bound：PVC 已经与一个可用的 PV 绑定。
Lost：PVC 与绑定的 PV 断开连接，关联的 PV 已丢失

PV的静态供应示例

PV 示例 (NFS)

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: slow  # 和下方PVC的name一致
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: "/exports/data"

PVC 示例

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-nfs
spec:
  storageClassName: slow
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

Pod 使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-pvc
spec:
  containers:
    - name: app
      image: nginx
      volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"
  volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc-nfs  # 与上面的PVC name一致

PV的类型

AWSElasticBlockStore： AWS公有云提供的ElasticBlockStore。
AzureFile： Azure公有云提供的File。
AzureDisk： Azure公有云提供的Disk。
CephFS：一种开源共享存储系统。
FC（Fibre Channel）：光纤存储设备。
FlexVolume：一种插件式的存储机制。
Flocker：一种开源共享存储系统。
GCEPersistentDisk： GCE公有云提供的PersistentDisk。
Glusterfs：一种开源共享存储系统。
HostPath：宿主机目录，仅用于单机测试。
iSCSI： iSCSI存储设备。
Local：本地存储设备
NFS：网络文件系统。
Portworx Volumes： Portworx提供的存储服务。
Quobyte Volumes： Quobyte提供的存储服务。
RBD（Ceph Block Device）： Ceph块存储。
ScaleIO Volumes： DellEMC的存储设备。
StorageOS： StorageOS提供的存储服务。
VsphereVolume： VMWare提供的存储系统。每种存储类型都有各自的特点，在使用时需要根据它们各自的参数进行设置

Storage Class

在 Kubernetes (K8S) 中，StorageClass 是一种用于动态管理存储资源的对象
StorageClass 是集群级资源，不属于任何名称空间。这意味着你可以在集群的任意名称空间中引用同一个 StorageClass

storage class的主要作用

定义存储类型模板
- 每个 StorageClass 对应一种特定的存储类型（如 SSD、HDD、分布式存储等），包含了该类型存储的配置信息（如存储后端、性能参数、回收策略等）。
支持动态卷供应
- 当用户创建 PersistentVolumeClaim (PVC) 时，K8S 可以根据 PVC 中指定的 StorageClass 自动创建对应的 PersistentVolume (PV)，无需管理员手动预先创建 PV，极大简化了存储管理流程。
实现存储的差异化
- 通过定义多个 StorageClass，可以为不同应用提供不同性能、不同类型的存储服务（例如为数据库指定高性能 SSD 存储，为日志服务指定普通 HDD 存储）。

storageclass关键字段解析

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
provisioner: kubernetes.io/gce-pd  # 存储供应者
parameters:
  type: pd-ssd                     # 存储系统特定参数
  replication-type: none
reclaimPolicy: Delete              # 回收策略
allowVolumeExpansion: true         # 是否允许卷扩展
volumeBindingMode: Immediate       # 绑定模式
mountOptions:                      # 挂载选项
  - discard

storageclass核心组件详解

Provisioner（供应者）
- 决定实际创建存储的后端系统，常见类型：
- 云平台：kubernetes.io/gce-pd、kubernetes.io/aws-ebs
- 网络存储：kubernetes.io/nfs、ceph.com/rbd
- 本地存储：kubernetes.io/no-provisioner
回收策略（reclaimPolicy）
- Delete：删除 PVC 时自动删除后端存储（默认动态供应）
- Retain：保留存储资源需手动清理
卷绑定模式（volumeBindingMode）
- Immediate：创建 PVC 时立即绑定（默认）
- WaitForFirstConsumer：延迟绑定直到 Pod 使用
允许卷扩展（allowVolumeExpansion）
- true：允许 PVC 创建后扩展大小
- false：禁止扩展（默认）

实现storage class

配置本地存储

所有k8s节点安装NFS客户端，配置共享目录

apt install -y nfs-common
mkdir -p /data/nfs && chmod 777 /data/nfs
echo "/data/nfs 192.168.40.0/24(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)" >> /etc/exports
systemctl restart nfs-utils

创建存储类供应器

# nfs-provisioner.yaml
---
# 1. RBAC 权限配置
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
  namespace: default
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-runner
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: ["create", "update", "patch"]
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: run-nfs-client-provisioner
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: nfs-client-provisioner-runner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
# 2. 部署 NFS 供应器（核心：配置你的 NFS 服务器地址/共享目录）
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs-client-provisioner
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-client-provisioner
    spec:
      serviceAccountName: nfs-client-provisioner
      containers:
        - name: nfs-client-provisioner
          image: registry.k8s.io/sig-storage/nfs-subdir-external-provisioner:v4.0.2
          volumeMounts:
            - name: nfs-client-root
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME  # 供应器名称（后续 StorageClass 要用到）
              value: k8s-sigs.io/nfs-subdir-external-provisioner
            - name: NFS_SERVER        # NFS 服务器 IP
              value: 192.168.40.10
            - name: NFS_PATH          # NFS 共享目录
              value: /data/nfs
      volumes:
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            server: 192.168.40.10
            path: /data/nfs

创建StorageClass

不区分命名空间

cat <<EOF> nfs-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-sc                  # StorageClass 名称（需和 PV 的 storageClassName 一致）
provisioner: k8s-sigs.io/nfs-subdir-external-provisioner    # NFS 供应器
parameters:
  archiveOnDelete: "false"      # 删除 PVC 时不归档数据（可选 true）
reclaimPolicy: Delete           # # 删除 PVC 时，自动删除对应的 PV
allowVolumeExpansion: true      # 是否允许卷扩容
EOF

kubectl apply -f nfs-storageclass.yaml
kubectl get sc nfs-sc

创建PVC

cat <<EOF> nfs-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc       # PVC 名称
  namespace: default  # 命名空间（按需修改）
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany   # 需和 PV 的 accessModes 一致
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi    # 申请容量（需 ≤ PV 容量）
  storageClassName: nfs-sc  # 关联 StorageClass
EOF

kubectl apply -f nfs-pvc.yaml
# 验证 PVC 绑定（状态为 Bound 即为绑定成功）
kubectl get pvc nfs-pvc

创建 Pod 挂载 PVC

cat <<EOF> nfs-test-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-test-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    volumeMounts:
    - name: nfs-volume
      mountPath: /usr/share/nginx/html  # 容器内挂载路径
  volumes:
  - name: nfs-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: nfs-pvc                # 关联 PVC 名称
EOF

验证

kubectl apply -f nfs-test-pod.yaml
kubectl get pod nfs-test-pod

# 进入 Pod 写入文件，验证 NFS 存储
kubectl exec -it nfs-test-pod -- /bin/bash
echo "Hello NFS PV" > /usr/share/nginx/html/index.html
cat /usr/share/nginx/html/index.html  # 输出 Hello NFS PV

# 到 NFS 服务器查看文件（验证数据同步）
cat /data/nfs/index.html  # 同样输出 Hello NFS PV

posted @ 2024-05-10 10:11 立勋阅读(21) 评论(0) 收藏举报

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题

PV、PVC、StorageClass

PersistentVolume(PV)

PersistentVolumeClaim(PVC)

PV 的生命周期

供应 (Provisioning)

绑定 (Binding)

使用 (Using)

释放 (Releasing)

回收 (Reclaiming)

PV访问模式

PV和 PVC 的状态

PV的状态

PVC的状态

PV的静态供应示例

PV的类型

Storage Class

storage class的主要作用

storageclass关键字段解析

storageclass核心组件详解

实现storage class

配置本地存储

创建存储类供应器

创建StorageClass

创建PVC

创建 Pod 挂载 PVC

验证

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