目录
一、statfulset
1.创建顺序
2.收缩顺序
二、PV PVC
1.PV 状态/生命周期
2.PVC
3.nfs
4.PVC
三、emptyDir存储卷
四、hostPath存储卷
五、nfs共享存储卷
六、PVC 和 PV
七、NFS使用PV和PVC
1.配置nfs存储
2.定义PV
3.定义PVC
4.测试访问
一、statfulset
StatefulSet 管理了基于相同容器定义的一组 Pod。但和 Deployment 不同的是,StatefulSet 为每个 Pod 维护了一个固定的 ID。这些 Pod 是基于相同的声明来创建的,但是不能相互替换:无论怎么调度,每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。
① 稳定的、唯一的网络标识符,即Pod重新调度后其PodName和HostName不变(当然IP是会变的)
② 稳定的、持久的存储,即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据,基于PVC实现
③ 有序的、优雅的部署和缩放
④ 有序的、自动的滚动更新
cat statefulset.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginxlabels:app: nginx
spec:ports:- port: 80name: httpclusterIP: Noneselector:app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: web
spec:selector:matchLabels:app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labelsserviceName: "nginx"replicas: 3 # by default is 1template:metadata:labels:app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabelsspec:terminationGracePeriodSeconds: 10 默认30秒containers:- name: nginximage: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/google_registry/nginx:1.17ports:- containerPort: 80name: httpkubectl apply -f statefulset.yml
1.创建顺序
在下面的 nginx 示例被创建后,会按照 web-0、web-1、web-2 的顺序创建三个 Pod。在 web-0 进入 Running 和 Ready 状态前不会创建 web-1。在 web-1 进入 Running 和 Ready 状态前不会创建 web-2。
如果 web-1 已经处于 Running 和 Ready 状态,而 web-2 尚未创建,在此期间发生了 web-0 运行失败,那么 web-2 将不会被创建,要等到 web-0 创建完成并进入 Running 和 Ready 状态后,才会创建 web-2。
2.收缩顺序
如果想将示例中的 StatefulSet 收缩为 replicas=1,首先被终止的是 web-2。在 web-2 没有被完全停止和删除前,web-1 不会被终止。当 web-2 已被终止和删除;但web-1 尚未被终止,如果在此期间发生 web-0 运行失败,那么就不会终止 web-1,必须等到 web-0 进入 Running 和 Ready 状态后才会终止 web-1
二、PV PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume 持久化存储卷
metadata:name: pv0003
spec:capacity: 指定容量storage: 5GivolumeMode: Filesystem 挂载模式,可选,包含filesystem和blockaccessModes: 访问模式- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 挥手策略storageClassName: slow 存储类别mountOptions: 挂载参数,将PV挂载到Node时,根据后端存储特点,需要设置挂载参数时,可使用此项 - hard- nfsvers=4.1nfs:path: /tmpserver: 主机ip NFS服务器
accessModes:PersistentVolume(PV)指定特殊的访问模式,NFS可以支持多个读/写客户端,但是特定的NFS PV可能以只读方式在服务器上导出。每个PV都有自己的一组访问模式,用于描述该特定PV的功能。
① ReadWriteOnce-该卷可以被单个节点以读写方式挂载
② ReadOnlyMany-该卷可以被许多节点以只读方式挂载
③ ReadWriteMany-该卷可以被多个节点以读写方式挂载
在CLI命令行中,访问模式缩写为
RWO-ReadWriteOnce
ROX-ReadOnlyMany
RWX-ReadWriteMany
同时一个卷一次只能使用一种访问模式挂载,即使它支持多种访问模式。
storageClassName:PV可以有一个类,通过将storageClassName属性设置为一个StorageClass的名称来指定这个类。特定类的PV只能绑定到请求该类的PVC。没有storageClassName的PV没有类,只能绑定到不请求特定类的PVC。
persistentVolumeReclaimPolicy:当前的回收政策是:Retain (保留)-手动回收、Recycle (回收)-基本擦除(rm -rf /thevolume/*)、Delete (删除)-删除相关的存储资产 (例如AWS EBS,GCE PD,Azure Disk或OpenStack Cinder卷)。
当前,仅NFS和HostPath支持回收。AWS EBS,GCE PD,Azure Disk和Cinder卷支持删除。
1.PV 状态/生命周期
卷将处于以下某种状态:
① Available:尚未绑定到声明(claim)的空闲资源
② Bound:卷已被声明绑定
③ Released:声明已被删除,但群集尚未回收该资源
④ Failed:该卷自动回收失败
CLI将显示绑定到PV的PVC的名称。
2.PVC
PVC作为用户对存储资源的需求申请,主要包括存储空间请求、访问模式、PV选择条件和存储类别等信息的设置。
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: pvc
spec:accessModes: 访问模式- ReadWriteOnceresources: 申请资源,8Gi存储空间requests:storage: 8GistorageClassName: slow 存储类别selector: PV选择条件matchLabels:release: "stable"matchExpressions:- {key: environment, operator: In, values: [dev]}
3.nfs
yum install nfs-utils rpcbind -ymkdir -p /data/nfs1 /data/nfs2 /data/nfs3 /data/nfs4 /data/nfs5 /data/nfs6
vim /etc/exports
/data/nfs1 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs2 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs3 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs4 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs5 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)
/data/nfs6 192.168.226.128/24(rw,sync,root_squash,all_squash)systemctl start rpcbind.service cat pv.yml
4.PVC
cat sts-pod-pvc.yaml kubectl get pvc -o wideecho "pv-nfs2" > /data/nfs2/index.html
echo "pv-nfs4" > /data/nfs4/index.html
echo "pv-nfs6" > /data/nfs6/index.html
PVC与PV绑定时会根据storageClassName(存储类名称)和accessModes(访问模式)判断哪些PV符合绑定需求。然后再根据存储量大小判断,首先存PV储量必须大于或等于PVC声明量;其次就是PV存储量越接近PVC声明量,那么优先级就越高(PV量越小优先级越高)。
到指定node 使用curl 查看pod_ip
三、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 /opt/volumes
cd /opt/volumes
vim pod-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-emptydirnamespace: defaultlabels:app: myapptier: frontend
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: httpcontainerPort: 80定义容器挂载内容volumeMounts:使用的存储卷名称,如果跟下面volume字段name值相同,则表示使用volume的这个存储卷- name: html挂载至容器中哪个目录mountPath: /usr/share/nginx/html/- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- name: html在容器内定义挂载存储名称和挂载路径mountPath: /data/command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']定义存储卷volumes:定义存储卷名称 - name: html定义存储卷类型emptyDir: {}kubectl apply -f pod-emptydir.yamlkubectl get pods -o wide
在上面定义了2个容器,其中一个容器是输入日期到index.html中,然后验证访问nginx的html是否可以获取日期。以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享。
四、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/volume1
echo 'node01.ls.com' > /data/pod/volume1/index.html
在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.ls.com' > /data/pod/volume1/index.html
创建 Pod 资源
vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-hostpathnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1#定义容器挂载内容volumeMounts:#使用的存储卷名称,如果跟下面volume字段name值相同,则表示使用volume的这个存储卷- name: html挂载至容器中哪个目录mountPath: /usr/share/nginx/html读写挂载方式,默认为读写模式falsereadOnly: false#volumes字段定义了paues容器关联的宿主机或分布式文件系统存储卷volumes:#存储卷名称- name: html路径,为宿主机存储路径hostPath:在宿主机上目录的路径path: /data/pod/volume1定义类型,这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建type: DirectoryOrCreatekubectl apply -f pod-hostpath.yaml
访问测试
kubectl get pods -o wide
删除pod,再重建,验证是否依旧可以访问原来的内容
kubectl delete -f pod-hostpath.yaml
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml kubectl get pods -o wide
五、nfs共享存储卷
在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes
vim /etc/exports
/data/volumes 主机网段/24(rw,no_root_squash)systemctl start rpcbind
systemctl start nfsshowmount -e
Export list for stor01:
/data/volumes 主机网段/24//master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-vol-nfsnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1volumeMounts:- name: htmlmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: htmlnfs:path: /data/volumesserver: stor01kubectl apply -f pod-nfs-vol.yamlkubectl get pods -o wide
在nfs服务器上创建index.html
cd /data/volumesvim index.html
<h1> nfs stor01</h1>kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml 删除nfs相关pod,再重新创建,可以得到数据的持久化存储kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml
六、PVC 和 PV
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。
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是集群中的资源。 PVC是对这些资源的请求,也是对资源的索引检查。
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及以前版本为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
PV 的状态
Available(可用):表示可用状态,还未被任何 PVC 绑定
Bound(已绑定):表示 PV 已经绑定到 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):表示该 PV 的自动回收失败
kubectl explain pv 查看pv的定义方式kubectl explain pv.spec 查看pv定义的规格
nfs 支持全部三种;iSCSI 不支持 ReadWriteMany(iSCSI 就是在 IP 网络上运行 SCSI 协议的一种网络存储技术);HostPath 不支持 ReadOnlyMany 和 ReadWriteMany。
capacity:(定义存储能力,一般用于设置存储空间)
storage: 2Gi (指定大小)
storageClassName: (自定义存储类名称,此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV)
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain #回收策略(Retain/Delete/Recycle)
Retain(保留):当删除与之绑定的PVC时候,这个PV被标记为released(PVC与PV解绑但还没有执行回收策略)且之前的数据依然保存在该PV上,但是该PV不可用,需要手动来处理这些数据并删除该PV。
Delete(删除):删除与PV相连的后端存储资源(只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持)
Recycle(回收):删除数据,效果相当于执行了 rm -rf /thevolume/* (只有 NFS 和 HostPath 支持)
kubectl explain pvc 查看PVC的定义方式
PV和PVC中的spec关键字段要匹配,比如存储(storage)大小、访问模式(accessModes)、存储类名称(storageClassName)
kubectl explain pvc.spec
七、NFS使用PV和PVC
1.配置nfs存储
mkdir v{1,2,3,4,5}vim /etc/exports
/data/volumes/v1 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5 网段/24(rw,no_root_squash)exportfs -arvshowmount -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-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv001labels:name: pv001
spec:nfs:path: /data/volumes/v1server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv002labels:name: pv002
spec:nfs:path: /data/volumes/v2server: stor01accessModes: ["ReadWriteOnce"]capacity:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv003labels:name: pv003
spec:nfs:path: /data/volumes/v3server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv004labels:name: pv004
spec:nfs:path: /data/volumes/v4server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv005labels:name: pv005
spec:nfs:path: /data/volumes/v5server: stor01accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]capacity:storage: 5Gikubectl apply -f pv-demo.yamlkubectl 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
vim pod-vol-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: mypvcnamespace: default
spec:accessModes: ["ReadWriteMany"]resources:requests:storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-vol-pvcnamespace: default
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1volumeMounts:- name: htmlmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: htmlpersistentVolumeClaim:claimName: mypvckubectl apply -f pod-vol-pvc.yamlkubectl get pvkubectl get pvc
4.测试访问
在存储服务器上创建index.html,并写入数据,通过访问Pod进行查看,可以获取到相应的页面。
cd /data/volumes/v3/
echo "welcome to use pv3" > index.htmlkubectl get pods -o wide
StorageClass + NFS,实现 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。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 网段/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: ServiceAccountname: nfs-client-provisionernamespace: default
roleRef:kind: ClusterRolename: nfs-client-provisioner-clusterroleapiGroup: 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.yaml
kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system
kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver
创建 NFS Provisioner
vim nfs-client-provisioner.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:name: nfs-client-provisioner
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nfs-client-provisionerstrategy:type: Recreatetemplate:metadata:labels:app: nfs-client-provisionerspec:serviceAccountName: nfs-client-provisioner 指定Service Account账户containers:- name: nfs-client-provisionerimage: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latestimagePullPolicy: IfNotPresentvolumeMounts:- name: nfs-client-rootmountPath: /persistentvolumesenv:- name: PROVISIONER_NAMEvalue: 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_SERVERvalue: stor01 配置绑定的nfs服务器- name: NFS_PATHvalue: /opt/k8s 配置绑定的nfs服务器目录volumes: 申明nfs数据卷- name: nfs-client-rootnfs:server: stor01path: /opt/k8skubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml kubectl get pod
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
5)创建 PVC 和 Pod 测试
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: test-nfs-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteManystorageClassName: nfs-client-storageclass #关联StorageClass对象resources:requests:storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: test-storageclass-pod
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- "/bin/sh"- "-c"args:- "sleep 3600"volumeMounts:- name: nfs-pvcmountPath: /mntrestartPolicy: Nevervolumes:- name: nfs-pvcpersistentVolumeClaim: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
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/
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