Kubernetes存储系统数据持久化管理方法是什么


本篇内容主要讲解“Kubernetes存储系统数据持久化管理方法是什么”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“Kubernetes存储系统数据持久化管理方法是什么”吧!

引言

Kubernetes为了能更好的支持有状态应用的数据存储问题，除了基本的HostPath和EmptyDir提供的数据持久化方案之外，还提供了PV，PVC和StorageClass资源对象来对存储进行管理。

PV的全称是Persistent Volume（持久化卷），是对底层数据存储的抽象，PV由管理员创建、维护以及配置，它和底层的数据存储实现方法有关，比如Ceph，NFS，ClusterFS等，都是通过插件机制完成和共享存储对接。

PVC的全称是Persistent Volume Claim（持久化卷声明），我们可以将PV比喻为接口，里面封装了我们底层的数据存储，PVC就是调用接口实现数据存储操作，PVC消耗的是PV的资源。

StorageClass是为了满足用于对存储设备的不同需求，比如快速存储，慢速存储等，通过对StorageClass的定义，管理员就可以将存储设备定义为某种资源类型，用户根据StorageClass的描述可以非常直观的知道各种存储资源的具体特性，这样就可以根据应用特性去申请合适的资源了。

安装存储系统

存储系统的选择有很多，常见的有NFS、Ceph、GlusterFS、FastDFS等，具体使用什么根据企业情况而定。在这里使用的是NFS，下面简单介绍一下如何安装。

（1）安装服务

$yuminstallnfs-utilsrpcbind-y

（2）创建共享目录

$mkdir/data/k8s-p

（3）配置NFS配置文件

$vim/etc/exports/data/k8s*(rw,sync,no_root_squash)

（4）启动服务

$systemctlstartrpcbind$systemctlstartnfs$systemctlenablerpcbind$systemctlenablenfs

（5）测试

$showmount-e192.168.205.128Exportlistfor192.168.205.128:/data/k8s*

PS：所有节点都需要安装NFS客户端

PV

PV（Persistent Volume）作为Kubernetes存储设备，可以由管理员提前配置，也可以通过StorageClass来动态供应。

PV是集群资源，可以通过kubectl explain pv来查看如何配置，主要包括存储能力，访问模式，存储类型，回收信息等关键信息。例如：

apiVersion:v1kind:PersistentVolumemetadata:name:my-pv01labels:storage:pvspec:accessModes:-ReadWriteOncecapacity:storage:1GipersistentVolumeReclaimPolicy:Recyclenfs:path:/data/k8sserver:192.168.205.128

参数说明：

（1）、accessMode：访问模式，有ReadWriteOnce，ReadOnlyMany，ReadWriteMany。其中：

  • ReadWriteOnce：表示具有读写权限，但是只能被一个node挂载一次

  • ReadOnlyMany：表示具有只读权限，可以被多个node多次挂载

  • ReadWriteMany：表示具有读写权限，可以被多个node多次挂载

（2）、capacity：持久卷资源和容量的描述，存储大小是唯一可设置或请求的资源。

（3）、persistentVolumeReclaimPolicy：回收策略，也就是释放持久化卷时的策略，其有以下几种：

  • Retain：保留数据，如果要清理需要手动清理数据，默认的策略；

  • Delete：删除，将从Kubernetes中删除PV对象，以及外部基础设施中相关的存储资产，比如AWS EBS, GCE PD, Azure Disk, 或Cinder volume；

  • Recycle：回收，清楚PV中的所有数据，相当于执行rm -rf /pv-volume/*；

创建过后，PV的状态如下：

$kubectlgetpvNAMECAPACITYACCESSMODESRECLAIMPOLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGEmy-pv011GiRWORecycleAvailable5s$kubectldescribepvmy-pv01Name:my-pv01Labels:storage=pvAnnotations:<none>Finalizers:[kubernetes.io/pv-protection]StorageClass:Status:AvailableClaim:ReclaimPolicy:RecycleAccessModes:RWOVolumeMode:FilesystemCapacity:1GiNodeAffinity:<none>Message:Source:Type:NFS(anNFSmountthatlaststhelifetimeofapod)Server:192.168.205.128Path:/data/k8sReadOnly:falseEvents:<none>

当前PV的状态是Available，表示处于随时可用状态。PV总共有以下四种状态：

  • Available（可用）：表示可用状态，还未被任何 PVC 绑定

  • Bound（已绑定）：表示 PVC 已经被 PVC 绑定

  • Released（已释放）：PVC 被删除，但是资源还未被集群重新声明

  • Failed（失败）：表示该 PV 的自动回收失败

单纯的创建PV，我们并不能直接使用，需要使用PVC（Persistent Volume Claim）来进行声明。

PVC

PVC（Persistent Volume Claim）用于表达用户对存储的需求，申请PVC会消耗掉PV的资源，可以通过kubectl explain pvc来查看帮助文档。

在上一节我们创建了PV，现在要申明PVC，如下：

apiVersion:v1kind:PersistentVolumeClaimmetadata:name:pvc-testspec:accessModes:-ReadWriteOnceresources:requests:storage:1Gi

spec参数说明：

（1）、accessModes：主要定义卷所应该拥有的访问模式

（2）、resources：主要定义卷应该拥有的最小资源

（3）、dataSource：定义如果提供者具有卷快照功能，就会创建卷，并将数据恢复到卷中，反之不创建

（4）、selector：定义绑定卷的标签查询

（5）、storageClassName：定义的storageClass的名字

（6）、volumeMode：定义卷的类型

（7）、volumeName：需要绑定的PV的名称链接

创建过后，查看PV和PVC的状态，如下：

$kubectlgetpvcNAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESSMODESSTORAGECLASSAGEpvc-testBoundmy-pv011GiRWO2s$kubectlgetpvNAMECAPACITYACCESSMODESRECLAIMPOLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGEmy-pv011GiRWORecycleBounddefault/pvc-test20m

我们从上面可以看到pvc处于Bound状态，Bound的VOLUME是my-pv01，我们再看pv的状态有Available变为Bound，其CLAIM是default/pvc-test，其中default为namespace名称。

在上面我们创建了一个PVC，其绑定了我们创建的PV，如果此时我们再创建一个PVC，结果又会如何？我们copy以下上面的PVC文件，将其名称改一下，如下：

apiVersion:v1kind:PersistentVolumeClaimmetadata:name:pvc-test2spec:accessModes:-ReadWriteOnceresources:requests:storage:1Gi

然后查看PVC的状态，如下

$kubectlgetpvcNAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESSMODESSTORAGECLASSAGEpvc-testBoundmy-pv011GiRWO3m57spvc-test2Pending4s

我们可以看到我们刚创建的pvc-test2的STATUS处于Pending状态，这是由于集群里声明的PV都使用完了，PVC在申请的时候没有找到合适的PV，所以处于这个状态，这时候如果我们创建一个新的并满足要求的PV，则可以看到这个PVC会处于Bound状态。如下：

$kubectlgetpvNAMECAPACITYACCESSMODESRECLAIMPOLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGEmy-pv011GiRWORecycleBounddefault/pvc-test27mmy-pv021GiRWORecycleAvailable5s$kubectlgetpvcNAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESSMODESSTORAGECLASSAGEpvc-testBoundmy-pv011GiRWO6m50spvc-test2Boundmy-pv021GiRWO2m57s

PVC也在申领PV的时候也不是随意申领的，它需要符合以下要求：

（1）PVC申领的模式要和PV匹配上，假如PVC的模式是ReadWriteOnce，而PV的模式是ReadWriteMany，则申领部成功。

（2）PVC申领的容量要小于等于PV的容量，否则申请不成功。

（3）一个PV只能绑定一个PVC

另外，如果我们的PVC需求的容量小于PV的可用容量，绑定的容量是PV的可用容量。

StorageClass

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。

具体来说，StorageClass会定义一下两部分：

  • PV的属性 ，比如存储的大小、类型等；

  • 创建这种PV需要使用到的存储插件，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，创建出需要的PV。

这里我们以NFS为例，要使用NFS，我们就需要一个nfs-client的自动装载程序，我们称之为Provisioner，这个程序会使用我们已经配置好的NFS服务器自动创建持久卷，也就是自动帮我们创建PV。说明：

  • 自动创建的PV会以{pame}-${pvName}的目录格式放到NFS服务器上；

  • 如果这个PV被回收，则会以archieved-{pame}-${pvName}这样的格式存放到NFS服务器上；

安装NFS Provisioner

（1）创建ServiceAccount，为NFS Provisioner授权

---apiVersion:v1kind:ServiceAccountmetadata:name:nfs-client-provisioner---apiVersion:rbac.authorization.k8s.io/v1kind:ClusterRolemetadata:name:nfs-client-provisioner-clusterrolerules:-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"]---apiVersion:rbac.authorization.k8s.io/v1kind:ClusterRoleBindingmetadata:name:nfs-client-provisioner-clusterrolebindingsubjects:-kind:ServiceAccountname:nfs-client-provisionernamespace:defaultroleRef:kind:ClusterRolename:nfs-client-provisioner-clusterroleapiGroup:rbac.authorization.k8s.io

（2）创建NFS Provisioner

---apiVersion:apps/v1kind:Deploymentmetadata:name:nfs-client-prosionerspec:replicas:1strategy:type:Recreateselector:matchLabels:app:nfs-client-prosionertemplate:metadata:labels:app:nfs-client-prosionerspec:serviceAccountName:nfs-client-provisionercontainers:-name:nfs-client-prosionerimage:registry-hangzhou.aliyuncs/rookieops/nfs-client-provisioner:4.0imagePullPolicy:IfNotPresentvolumeMounts:-name:nfs-client-rootmountPath:/data/pvenv:-name:PROVISIONER_NAMEvalue:rookieops/nfs-name:NFS_SERVERvalue:192.168.205.128-name:NFS_PATHvalue:/data/k8svolumes:-name:nfs-client-rootnfs:server:192.168.205.128path:/data/k8s

执行完成后，查看NFS Provisioner的状态，如下：

$kubectlgetpoNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEnfs-client-prosioner-54d64dfc85-b4ht41/1Running010s

使用StorageClass

上面已经创建好NFS Provisioner，现在我们可以直接创建StroageClass，如下：

apiVersion:storage.k8s.io/v1kind:StorageClassmetadata:name:nfsprovisioner:rookieops/nfs

每个 StorageClass 都包含 provisioner、parameters 和 reclaimPolicy 字段， 这些字段会在 StorageClass 需要动态分配 PersistentVolume 时会使用到。

在配置StorageClass的时候，如果没有指定reclaimPolicy，则默认是Delete，除此之外，还有Retain。

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，一旦创建了对象就不能再对其更新。

使用kubectl apply -f sc.yaml创建StorageClass，创建完成过后如下：

$kubectlgetscNAMEPROVISIONERRECLAIMPOLICYVOLUMEBINDINGMODEALLOWVOLUMEEXPANSIONAGEnfsrookieops/nfsDeleteImmediatefalse9m41s

现在，我们就可以使用动态存储申领PVC，如下：

apiVersion:v1kind:PersistentVolumeClaimmetadata:name:pvc-from-scspec:accessModes:-ReadWriteOncestorageClassName:nfsresources:requests:storage:1Gi

使用kubectl apply -f pvc-from-sc.yaml，查看PVC创建情况，如下：

$kubectlgetpvcNAMESTATUSVOLUMECAPACITYACCESSMODESSTORAGECLASSAGEpvc-from-scBoundpvc-a4a71b8c-5664-4d1a-b286-9e4adcf6f96a1GiRWOnfs8s$kubectlgetpvNAMECAPACITYACCESSMODESRECLAIMPOLICYSTATUSCLAIMSTORAGECLASSREASONAGEpvc-a4a71b8c-5664-4d1a-b286-9e4adcf6f96a1GiRWODeleteBounddefault/pvc-from-scnfs86s

可以看到自动创建了一个PV，然后和PVC进行绑定。

为了方便使用，有时候会给集群默认设置一个StorageClass，以便在需要使用动态存储，但是未声明的情况下使用默认的动态存储。设置方式如下：

$kubectlpatchstorageclassnfs-p'{"metadata":{"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'

通过向其添加 storageclass.kubernetes.io/is-default-class 注解来将特定的 StorageClass 标记为默认。当集群中存在默认的 StorageClass 并且用户创建了一个未指定 storageClassName 的 PersistentVolumeClaim 时， DefaultStorageClass 准入控制器会自动向其中添加指向默认存储类的 storageClassName 字段。

请注意，集群上最多只能有一个 默认 存储类，否则无法创建没有明确指定 storageClassName 的 PersistentVolumeClaim。

如果要取消默认StorageClass，只需要把注解设置为flase即可，如下：

$kubectlpatchstorageclassnfs-p'{"metadata":{"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"false"}}}'

如果我们要在Pod中使用PVC，则直接如下声明：

apiVersion:v1kind:Podmetadata:name:nginxspec:containers:-name:nginximage:nginximagePullPolicy:IfNotPresentvolumeMounts:-name:nfs-pvcmountPath:/mntrestartPolicy:Nevervolumes:-name:nfs-pvcpersistentVolumeClaim:claimName:pvc-from-sc

可以进入容器，到挂载目录输出，例如：

$kubectlexec-itnginx--/bin/bashroot@nginx:/mnt#echo"test">/mnt/text.txt

然后到NFS对应的目录查看是否一致。

$cd/data/k8s/default-pvc-from-sc-pvc-a4a71b8c-5664-4d1a-b286-9e4adcf6f96a$cattext.txttest

这表示Pod使用持久化成功。

到此，相信大家对“Kubernetes存储系统数据持久化管理方法是什么”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是主机评测网网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！


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