Kubernetes的故事之持久化存储(十)
一、Storage
1.1、Volume
官网网址：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes/
通过官网说明大致总结下就是这个volumes在docker中的理解就是我仅仅是通过一个volumes技术可以声名一个变量，然后可以通过这个变量将物理主机的路径和虚拟路径进行一个绑定；简单来说这就是一个持久化技术；在k8s中就可以理解是跟pod的绑定持久化；这块内容的实践在前面的yaml文件中有应用到，有兴趣的可以看前面文章。但这玩意还是有问题的，例如，我应用现在在A节点上，数据持久化也持久化在A节点上，但是，服务迁移后我服务到了B节点上，这时问题就来了。
1.2、Host类型volume实战
定义一个Pod，其中包含两个Container，都使用Pod的Volume；pod命名是volume-pod.yml
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: volume-pod spec: containers: - name: nginx-container image: nginx ports: - containerPort: 80 volumeMounts: - name: volume-pod mountPath: /nginx-volume - name: busybox-container image: busybox command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600'] volumeMounts: - name: volume-pod mountPath: /busybox-volume volumes: - name: volume-pod hostPath: path: /tmp/volume-pod
(1)创建资源
kubectl apply -f volume-pod.yaml
(2)查看pod的运行情况
kubectl get pods -o wide
(3)来到运行的worker节点
用命令查看容器是否存在
docker ps | grep volume
进入docker目录看创建的目录是否存在，会发现nginx-volume和busybox-volume目录是存在的
docker exec -it containerid sh
(4)查看pod中的容器里面的hosts文件，是否一样。（将上面两个文件夹里面的东西和宿主机的volume-pod内容对比下就可以了）
(5)所以一般container中的存储或者网络的内容，不要在container层面修改，而是在pod中修改
1.3 PersistentVolume
官网：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/
这个方案是生产环境推荐的方式；
前面说的volumes技术是将虚拟盘映射到物理机上，我也说过会有一个问题，那就是系统迁移到另一台服务器上时，虚拟盘和持久盘不在同一个物理主机上，那怎么解决这个问题呢，其实也很简单，我在持久化时不是持久化到物理主机上，而是持久化到一个固定的主机上，然后将固定的主机物理盘做高可用，这样，你虚拟盘怎么浪都可以找到固定的持久化盘位置了。yaml文件如下
apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: my-pv spec: capacity: storage: 5Gi # 存储空间大小 volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadWriteOnce # 只允许一个Pod进行独占式读写操作 persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: slow mountOptions: - hard - nfsvers=4.1 nfs: path: /tmp # 远端服务器的目录 server: 172.17.0.2 # 远端的服务器
说白了，PV是K8s中的资源，volume的plugin实现，生命周期独立于Pod，封装了底层存储卷实现的细节。
1.4、PersistentVolumeClaim
官网：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#persistentvolumeclaims
有了PV，那Pod如何使用呢？为了方便使用，我们可以设计出一个PVC来绑定PV，然后把PVC交给Pod来使用即可
apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: myclaim spec: accessModes: - ReadWriteOnce volumeMode: Filesystem resources: requests: storage: 8Gi storageClassName: slow selector: matchLabels: release: "stable" matchExpressions: - {key: environment, operator: In, values: [dev]}
说白了，PVC会匹配满足要求的PV[**是根据size和访问模式进行匹配的**]，进行一一绑定，然后它们的状态都会变成Bound。也就是PVC负责请求PV的大小和访问方式，然后Pod中就可以直接使用PVC咯。
1.5、Pod中如何使用PVC
官网：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#claims-as-volumes
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: mypod spec: containers: - name: myfrontend image: nginx volumeMounts: - mountPath: "/var/www/html" name: mypd volumes: - name: mypd persistentVolumeClaim: claimName: myclaim
1.6、Pod中使用PVC实战
场景背景：使用nginx持久化存储演示
- 共享存储使用nfs，比如选择在m节点
- 创建pv和pvc
- nginx pod中使用pvc
1.6.1 master节点搭建nfs
在master节点上搭建一个NFS服务器，目录为/nfs/data
1）选择master节点作为nfs的server，所以在master节点上安装nfs
yum install -y nfs-utils
创建nfs目录
mkdir -p /nfs/data/
mkdir -p /nfs/data/mysql
授予权限
chmod -R 777 /nfs/data
编辑export文件
vi /etc/exports
/nfs/data *(rw,no_root_squash,sync)
使得配置生效
exportfs -r
查看生效
exportfs
启动rpcbind、nfs服务
systemctl restart rpcbind && systemctl enable rpcbind
systemctl restart nfs && systemctl enable nfs
查看rpc服务的注册情况
rpcinfo -p localhost
showmount测试
showmount -e master-ip
2）所有node上安装客户端
yum -y install nfs-utils
systemctl start nfs && systemctl enable nfs
1.6.2 创建PV&PVC&Nginx
(1)在nfs服务器创建所需要的目录
mkdir -p /nfs/data/nginx
(2)定义PV，PVC和Nginx的yaml文件；我取名为nginx-pv-demo.yaml
# 定义PV apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: nginx-pv spec: accessModes: - ReadWriteMany capacity: storage: 2Gi nfs: path: /nfs/data/nginx server: 121.41.10.13 --- # 定义PVC，用于消费PV apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: nginx-pvc spec: accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 2Gi --- # 定义Pod，指定需要使用的PVC apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nginx spec: selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - image: nginx name: mysql ports: - containerPort: 80 volumeMounts: - name: nginx-persistent-storage mountPath: /usr/share/nginx/html volumes: - name: nginx-persistent-storage persistentVolumeClaim: claimName: nginx-pvc
(3)根据yaml文件创建资源并查看资源
kubectl apply -f nginx-pv-demo.yaml
kubectl get pv,pvc
kubectl get pods -o wide
(4)测试持久化存储
- 在/nfs/data/nginx新建文件1.html，写上内容
- kubectl get pods -o wide 得到nginx-pod的ip地址
- curl nginx-pod-ip/1.html
- kubectl exec -it nginx-pod bash 进入/usr/share/nginx/html目录查看
- kubectl delete pod nginx-pod
- 查看新nginx-pod的ip并且访问nginx-pod-ip/1.html
1.7、 StorageClass
上面手动管理PV的方式还是有点low，下面来个更方便的
官网：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/
github:https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs
官网的话简述下意思就是说StorageClass是声明存储插件，用于自动创建PV的。说白了就是创建PV的模板，其中有两个重要部分：PV属性和创建此PV所需要的插件。这样PVC就可以按“Class”来匹配PV。可以为PV指定storageClassName属性，标识PV归属于哪一个Class。
下面是官网上提供的模板文件
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
官网太长我不一一解读，可以自己看，但官网的文档说明了一个很重要的信息，那就是StorageClass之所以能够动态供给PV，是因为Provisioner，也就是Dynamic Provisioning，但是NFS这种类型，K8s中默认是没有Provisioner插件的，需要自己创建；但我们现在用的就是NFS这种模式，如果NFS不能支持，那我们当面玩的一切的一切就是白玩的，其实我觉得不用太担心，为什么呢，针对开发这种事，总有人愿意挑战，把不可能的事变成可能；下面我在实战中我结合github中大佬提供的NFS插件支持的做法实现上面的理论。
1.8 StorageClass实战
github:https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs
(1)准备好NFS服务器[并且确保nfs可以正常工作]，创建持久化需要的目录
cd /nfs/data/ghy
(2)由于创建资源需要APIServer的认证，所以要创建一个帐户跟APIServer交互，所以根据rbac.yaml文件创建资源
kind: ClusterRole apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: nfs-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"] - apiGroups: [""] resources: ["services", "endpoints"] verbs: ["get"] - apiGroups: ["extensions"] resources: ["podsecuritypolicies"] resourceNames: ["nfs-provisioner"] verbs: ["use"] --- kind: ClusterRoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: run-nfs-provisioner subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default roleRef: kind: ClusterRole name: nfs-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io --- kind: Role apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: leader-locking-nfs-provisioner rules: - apiGroups: [""] resources: ["endpoints"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch"] --- kind: RoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: leader-locking-nfs-provisioner subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default roleRef: kind: Role name: leader-locking-nfs-provisioner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kubectl apply -f rbac.yaml
(3)根据deployment.yaml文件创建资源，里面会有我们要访问的服务器，大家把里面配置的ip和服务器文件名改成自己的；看这个配置大家也很容易清楚这玩意就是跟NFS服务器进行交互的玩意
apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: nfs-provisioner --- kind: Deployment apiVersion: extensions/v1beta1 metadata: name: nfs-provisioner spec: replicas: 1 strategy: type: Recreate template: metadata: labels: app: nfs-provisioner spec: serviceAccount: nfs-provisioner containers: - name: nfs-provisioner image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: example.com/nfs - name: NFS_SERVER value: 192.168.0.21 - name: NFS_PATH value: /nfs/data/ghy volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.0.21 path: /nfs/data/ghy
kubectl apply -f deployment.yaml
(4)根据class.yaml创建资源
kind: StorageClass apiVersion: storage.k8s.io/v1 metadata: name: example-nfs provisioner: example.com/nfs
kubectl apply -f class.yaml
(5)经过前面的步骤，以前我们要创建PV的动作就可以不用了。因为有了storage自动帮我们生成了，接下来我们就应该创建PVC了，但现在又有个问题，那就是PVC不能自动绑定PV，原因就是因为我们现在的方式是不用创建Pv了，pv创建的这个动作由，storage自动帮我们创建，现在我们创建一个PVC然后根据my-pvc.yaml创建资源；
kind: PersistentVolumeClaim apiVersion: v1 metadata: name: my-pvc spec: accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 1Mi # 这个名字要和上面创建的storageclass名称一致,之所以要一至是因为我们要通过storageclass创建PV，所以要匹配storageclass然后让他动态帮我们创建PV storageClassName: example-nfs
kubectl apply -f my-pvc.yaml
kubectl get pvc
(6)经过上面PV和PVC都有了，按照以前的方式就差个Pod了，下面根据nginx-pod.yaml创建资源
kind: Pod apiVersion: v1 metadata: name: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx volumeMounts: - name: my-pvc mountPath: "/usr/ghy" restartPolicy: "Never" volumes: - name: my-pvc persistentVolumeClaim: claimName: my-pvc
kubectl apply -f nginx-pod.yaml
kubectl exec -it nginx bash
然后用下面命令修改文件进行验证文件同步问题
cd /usr/ghy
上面流程其实总结下可以用下面这张图片总结
1.9 PV的状态和回收策略
PV的状态
- Available：表示当前的pv没有被绑定
- Bound：表示已经被pvc挂载
- Released：pvc没有在使用pv, 需要管理员手工释放pv
- Failed：资源回收失败
PV回收策略
- Retain：表示删除PVC的时候，PV不会一起删除，而是变成Released状态等待管理员手动清理
- Recycle：在Kubernetes新版本就不用了，采用动态PV供给来替代
- Delete：表示删除PVC的时候，PV也会一起删除，同时也删除PV所指向的实际存储空间
注意：目前只有NFS和HostPath支持Recycle策略。AWS EBS、GCE PD、Azure Disk和Cinder支持Delete策略
