K8S存储卷，PV和PVC 存储|

赋料扬雄敌，诗看子建亲。这篇文章主要讲述K8S存储卷，PV和PVC相关的知识，希望能为你提供帮助。
K8S存储卷，PV和PVC 存储卷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。
官方文档：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/
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。

mkdir test cd /test vim pod4.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx1 image: nginx ports: - name: http containerPort: 80 volumeMounts:#定义容器挂载内容 - name: html#使用存储卷名称，如果跟下面volume字段name值相同，则表示使用volume的这个存储卷 mountPath: /usr/share/nginx/html/ #挂载至容器中哪个目录 - name: nginx2 image: nginx volumeMounts: - name: html mountPath: /data/ command: [/bin/bash,-c,while true; do echo $(date) > > /data/index.html; sleep 2; done] volumes: - name: html emptyDir: kubectl exec -it nginx -c nginx2 sh#-c指定pod里面的容器名进入

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。

#在node01节点上创建挂载目录 mkdir -p /data/pod/volume echo node1.com > /data/pod/volume/index.html#在node02节点上创建挂载目录 mkdir -p /data/pod/volume echo node2.com > /data/pod/volume/index.html

创建 Pod 资源

vim pod-hostpath.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: labels: run: myapp name: pod1-hostpath spec: volumes: - name: html#定义存储卷名称 hostPath:#路径，宿主机存储路径 path: /data/pod/volume#在宿主机上目录的路径 type: DirectoryOrCreate#定义类型，如果宿主机没有此目录会自动创建 containers: - image: soscscs/myapp:v1 name: nginx ports: - containerPort: 80 volumeMounts:#定义容器挂载内容 - name: html#使用存储卷名称于volume定义的name相同 mountPath: /usr/share/nginx/html/#定义容器内的挂载目录 readOnly: false#读写挂载方式，默认为读写模式falsekubectl apply -f pod-hostpath.yaml kubectl create -f pod-hostpath.yaml #访问测试 kubectl get pods -o wide curl 10.244.2.6#删除pod重建文件内容依然存在，直接修改主机内的目录也可以

nfs共享存储卷nfs其实并不是存储设备，它只是一个远程共享存储服务，它可以把文件服务器的文件系统（LVM，raid）给共享出去
生产环境中用NAS（企业级专业存储设备）+ nfs 给共享出去
在新节点（node3）安装nfs并配置服务

systemctl stop firewalld setenforce 0 rpm -q nfs-utils rpcbindmkdir /data/nfs-volume -p chmod 777 /data/nfs-volume/vim /etc/exports /data/nfs-volume 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash)systemctl start rpcbind systemctl start nfsshowmount -e Export list for localhost.localdomain: /data/nfs-volume 192.168.80.0/24 hostnamectl set-hostname stor01 cd /data/nfs-volume/ echo node3 > /data/nfs-volume/index.html

master节点操作，k8s集群需要添加主机名映射

vim pod6.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx volumeMounts: - name: html mountPath: /usr/share/nginx/html/ volumes: - name: html nfs:#指定挂载类型为nfs path: /data/nfs-volume/ server: stor01#指定nfs服务器名，只能是主机名不能为IP地址kubectl apply -f nginx.yaml kubectl get pods -o wide kubectl exec -it nginx bash cat /data/nfs-volume/index.html

K8S存储卷volume小结PV和PVC官方文档：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/
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。
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
Using，Pod通过PVC使用该Volume，并可以通过准入控制StorageProtection（1.9及以前版木为PVCProtection）阻止删除正在使用的PVC
Releasing，Pod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己经绑定到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）：丧示该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使用院后会释放PV，PV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里的数据制除，然后把PV的状态变成Available，又可以被新的PVC绑定使用。

格式

kubectl explain pv#查看pv的定义方式 FIELDS: apiVersion kind metadata speckubectl 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）单节点读写 ReadOnlyMany（ROX）多节点只读 ReadWriteMany（RWX）多节点读写 persistentVolumeReclaimPolicy: Retain#可以定义回收策略 capacity（定义PV空间的大小） storage（指定大小） kubectl explain pvc#查看PVC的定义方式 KIND: PersistentVolumeClaim VERSION: v1 FIELDS: apiVersion < string> kind < string> metadata < Object> spec < Object> kubectl explain pvc.spec spec: accessModes（定义访问模式，必须是P的访问模式的子集） resources （定义申请资源的大小） requests: storage:

NFS使用PV和PVC
静态绑定PV
配置nfs共享目录
创建pv资源设置存储大小访问模式存储卷类型（nfs）
创建pvc资源，配置请求pv资源的大小和访问模式
创建pod资源，存储卷类型设置成persistentVolumeClaim，在容器内挂载存储卷
1、单独一台机器配置nfs存储

mkdir -p /data/v1,2,3,4,5 chmod 777 /data/v1,2,3,4,5vim /etc/exports /data/v1 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash) /data/v2 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash) /data/v3 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash) /data/v4 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash) /data/v5 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash) exportfs -arv showmount -e

2、定义PV

这里定义5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.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv01 labels: name: pv01 spec: nfs: path: /data/v1 server: nfs01 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 1Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv02 labels: name: pv02 spec: nfs: path: /data/v2 server: nfs01 accessModes: ["ReadWriteOnce"] capacity: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv03 labels: name: pv03 spec: nfs: path: /data/v3 server: nfs01 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv04 labels: name: pv04 spec: nfs: path: /data/v4 server: nfs01 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 4Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv05 labels: name: pv05 spec: nfs: path: /data/v5 server: nfs01 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 5Gi kubectl create -f pv.yaml kubectl get pv

3、定义PVC

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（需要做好node节点和nfs服务器的映射） vim pvc.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: nginxpvc spec: accessModes: ["ReadWriteOnce"] resources: requests: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx01 spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80 volumeMounts: - name: html mountPath: /usr/share/nginx/html volumes: - name: html persistentVolumeClaim: claimName: nginxpvc

搭建StorageClass+NFS的动态PV创建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：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/cephfs）。
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 192.168.80.0/24(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 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.iokubectl 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.yamlkubectl get pods -n kube-system | grep apiserver kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system #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 path: /opt/k8skubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml kubectl get pod NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE nfs-client-provisioner-cd6ff67-sp8qd1/1Running014s

4、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时不会对数据进行存档，即删除数据kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yamlkubectl get storageclass NAMEPROVISIONERAGE nfs-client-storageclassnfs-storage43s

【K8S存储卷，PV和PVC】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 NAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESS MODESSTORAGECLASSAGE test-nfs-pvcBoundpvc-11670f39-782d-41b8-a842-eabe1859a4561GiRWXnfs-client-storageclass2s#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/ /mnt # echo this is test file > test.txt#发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功 cat /opt/k8s/test.txt

总结