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2024-07-14 18:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、Pod容器中的存储方式

需要存储方式前提：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。

二、emptyDir存储卷 2.1 emptyDir存储卷概念

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。

2.2 emptyDir存储卷实例

为了更方便查看将之前的pod删除 kubectl delete pod --all 查看节点是否有污点，有则清除 kubectl describe nodes node01|grep Taints kubectl describe nodes node02|grep Taints

2.2.1 创建文件夹

2.2.2 编辑yaml文件 apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-emptydir namespace: default labels: app: myapp tier: frontend spec: containers: - name: myapp image: soscscs/myapp:v1 imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name: http containerPort: 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: xzq #挂载至容器中哪个目录 mountPath: /usr/share/nginx/html/ - name: busybox image: busybox:latest imagePullPolicy: IfNotPresent volumeMounts: - name: xzq #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: xzq #定义存储卷类型 emptyDir: {}

2.2.3 运行yaml，查看pod

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。

2.2.4 访问nginx和data下的内容相同

2.2.5 进入myapp发现内容相同

三、hostPath存储卷 3.1 hostPath存储卷概念

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。

3.2 hostPath存储卷示列

可以使用此命令查看相关标签配置：kubectl explain pod.spec.volumes .hostpath

3.3 在node1下操作

3.4 在node2操作

3.5 在master下操作 3.5.1 编辑yaml文件 #创建 Pod 资源 vim pod-hostpath.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-hostpath namespace: default spec: containers: - name: myapp image: 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false readOnly: 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: DirectoryOrCreate

3.5.2 运行yaml文件

3.5.3 成功访问pod-hostpath

3.5.4 删除后重新运行

3.5.5 切换到pod-hostpath下编辑内容远程登录

3.5.6 在node1下查看内容是否相同

四、nfs共享存储卷

准备一台新机器，安装nfs，主机名stor01

在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务

4.1 nfs共享存储卷示例 4.1.1 stor01节点操作 4.1.1.1 关闭防火墙，重设名

4.1.1.2 查看是否安装nfs，在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务

注释：

rw: 表示挂载该共享目录的主机具有读写权限，可以对共享目录进行读写操作。no_root_squash: 表示不对远程 root 用户的权限进行限制，即远程 root 用户拥有和本地 root 用户相同的权限，不会被映射为匿名用户。这样做可能存在一定的安全风险，因为远程 root 用户以 root 权限访问共享目录。

4.1.1.3 启动服务，配置exports

4.1.2 node02节点操作

4.1.3 node01节点操作

4.1.4 master节点操作 4.1.4.1 编辑yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: myapp01-nfs namespace: default spec: containers: - name: myapp image: soscscs/myapp:v1 imagePullPolicy: IfNotPresent volumeMounts: - name: nfs mountPath: /usr/share/nginx/html readOnly: false restartPolicy: Always nodeSelector: kubernetes.io/hostname: node02 volumes: - name: nfs nfs: path: /data/volumes server: stor01 --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: myapp02-nfs namespace: default spec: containers: - name: myapp image: soscscs/myapp:v1 imagePullPolicy: IfNotPresent volumeMounts: - name: nfs mountPath: /usr/share/nginx/html readOnly: false restartPolicy: Always nodeSelector: kubernetes.io/hostname: node01 volumes: - name: nfs nfs: path: /data/volumes server: 192.168.91.106

4.1.4.2 运行yaml文件

4.1.5 stor01节点操作

4.1.6 master节点操作

4.1.7 删除nfs相关pod，再重新创建，可以得到数据的持久化存储

总结：删除nfs相关pod，再重新创建，可以得到数据的持久化存储

五、PV和PVC 5.1 PV、PVC概念 PV 全称叫做 Persistent volume是持久化存储卷。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。

5.2 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。

5.3 storageclass插件

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。

存储：存储工程师运维PV： k8s 管理员运维PVC：用户维护

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。

5.4 PV和PVC之间的相互作用遵循的生命周期

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 PVCUsing，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 PVCReleasing，Pod 释放 Volume 并删除 PVCReclaiming，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 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

5.5 一个PV从创建到销毁的流程一个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使用完后会释放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。

6.5 三种回收策略 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里的数据删除，然后把PV的状态变成Available，又可以被新的PVC绑定使用。

6.5.1 查看pv的定义方式

6.5.2 查看pv定义的规格

6.5.3 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）

七、部署NFS使用PV和PVC 7.1 创建文件夹

7.2 配置nfs存储

7.3 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

7.3.1 编辑yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv001 labels: name: pv001 spec: nfs: path: /data/volumes/v1 server: 192.168.91.106 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 1Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv002 labels: name: pv002 spec: nfs: path: /data/volumes/v2 server: 192.168.91.106 accessModes: ["ReadWriteOnce"] capacity: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv003 labels: name: pv003 spec: nfs: path: /data/volumes/v3 server: 192.168.91.106 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv004 labels: name: pv004 spec: nfs: path: /data/volumes/v4 server: 192.168.91.106 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 4Gi --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv005 labels: name: pv005 spec: nfs: path: /data/volumes/v5 server: stor01 #可以是nfs机器的ip地址也可以是主机名，此处主机名，验证下 accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"] capacity: storage: 5Gi

配置文件解析

apiVersion: 指定了 Kubernetes API 的版本，这里使用的是 v1 版本。kind: 指定了 Kubernetes 资源的类型，这里是 PersistentVolume，表示持久卷。metadata: 元数据部分，包含了持久卷的名称和标签信息。spec: 规范部分，定义了持久卷的详细配置。nfs: 指定了该持久卷使用 NFS 存储，包括 NFS 服务器地址和路径。accessModes: 指定了持久卷的访问模式，可以是 ReadWriteOnce（单个节点读写）、ReadOnlyMany（多个节点只读）或 ReadWriteMany（多个节点读写）。capacity: 指定了持久卷的容量大小。

7.3.2 运行yaml文件

7.4 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

7.4.1 编辑yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: mypvc #定义pvc的名称 namespace: default spec: accessModes: ["ReadWriteMany"] resources: requests: storage: 2Gi --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-vol-pvc namespace: default spec: containers: - name: myapp image: soscscs/myapp:v1 volumeMounts: - name: html #与下面定义的存储卷名称一致 mountPath: /usr/share/nginx/html volumes: - name: html #定义的是pvc的名称 persistentVolumeClaim: claimName: mypvc #通过名称调用定义的pvc

7.4.2 运行yaml

7.5 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

7.5.1 在nfs存储服务器上

7.5.2 master上操作

kubectl get pods -o wide curl

静态创建PV的步骤：

准备好存储设备和共享目录准备创建PV资源的配置文件，定义访问模式(ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany、ReadWriteMany)、存储空间大小、回收策略（Retain、Recycle、Delete）、存储设备类型、storageClassName等准备创建PVC资源的配置文件，定义访问模式(必要条件，必须是PV支持的访问模式)、存储空间大小(默认就近选择大于等于指定大小的PV)、storageClassName等来绑定PV创建Pod资源挂载PVC存储卷，定义卷类型为persistentVolumeClaim，并在容器配置中定义存储卷挂载点路径

八、搭建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。

详见官网 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 exte卷插件会使用已经配置好的 NFS 服务器自动创建 rnal-storage 提供的 ceph.com/cephfs）

内置插件：kubernetes.io/aws-ebs 是用于 AWS Elastic Block Store（EBS）的内置插件。它能够动态地创建和管理 AWS EBS 存储。外部插件 : ceph.com/cephfs，这是 Ceph 文件系统的外部插件。此外，nfs-client 也是一个外部插件，用于与 NFS 服务器集成，实现动态创建 PV。

搭建 StorageClass + NFS

创建StorageClass。创建PVC绑定

搭建StorageClass+NFS,大致有以下几个步骤：

搭建一个可用的NFS Server创建Service Account.这是用来管控NFS provisioner在k8s集群中运行的权限。创建StorageClass.负责建立PV并调用NFS provisioner进行预定的工作,并让PV与PVC建立管理。创建NFS provisioner.有两个功能,一个是在NFS共享目录下创建挂载点(volume),另一个则是建了PV并将PV与NFS的挂载点建立关联

8.1 在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务

创建一个名为/opt/k8s的目录：mkdir /opt/k8s将/opt/k8s目录的权限设置为777：chmod 777 /opt/k8s/使用vim编辑/etc/exports文件，添加如下行，允许192.168.246.0/24网段的主机以读写模式挂载/opt/k8s目录，并且不进行root权限转换（norootsquash），并同步写入（sync）：重启NFS服务：systemctl restart nfs

8.2 创建 Service Account 8.2.1 编辑yaml

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

#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.io

这段YAML文件定义了在Kubernetes中创建一个Service Account以及相关的ClusterRole和ClusterRoleBinding来管理NFS Provisioner的权限。

ServiceAccount部分定义了一个名为nfs-client-provisioner的Service Account，用于代表NFS Provisioner在集群中运行时的身份。ClusterRole部分定义了一个名为nfs-client-provisioner-clusterrole的ClusterRole，包含了对于Persistent Volumes（PV）、Persistent Volume Claims（PVC）、StorageClasses等资源的访问权限规则。这些规则包括获取、列出、监视、创建和删除PV、PVC，以及获取、列出、监视StorageClasses等操作。ClusterRoleBinding部分定义了一个名为nfs-client-provisioner-clusterrolebinding的ClusterRoleBinding，将前面定义的ClusterRole绑定到先前定义的Service Account上，以确保该Service Account拥有相应的权限。

通过这些定义，可以确保NFS Provisioner在Kubernetes集群中具有适当的权限，以管理PV、PVC和StorageClasses等资源。

8.2.2 运行yaml

8.3 使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner

8.3.1添加启动selflink

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。

通过Deployment创建NFS Provisioner的实例，可以确保其在集群中始终处于运行状态，并且可以根据需要进行水平扩展。这样，Kubernetes集群中的应用程序可以方便地访问和使用NFS存储，而无需手动管理PV和NFS之间的关联关系。

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：

# 修改kube-apiserver.yaml文件，设置kube-apiserver的参数 vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml spec: containers: - command: - kube-apiserver - --feature-gates=RemoveSelfLink=false # 添加这一行，开启RemoveSelfLink特性 - --advertise-address=192.168.91.103 ...... # 应用kube-apiserver.yaml文件的更改 kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml # 删除kube-apiserver的Pod以便更改生效 kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system # 检查kube-apiserver的Pod是否重新启动 kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver

8.3.2 检测是否重新启动

8.3.3 编辑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 #挂载路径 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 #nfs服务器的主机名或IP也可以 path: /opt/k8s

8.3.4 在node1和node2下解压压缩包

8.3.5 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 8.3.5.1 编辑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, #false表示在删除PVC时不会对数据目录进行打> 包存档，即删除数据；为ture时就会自动对数据目录进行打包存档，存档文件以archived开头

8.3.5.2 运行yaml

kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml: 通过 Kubernetes 的命令行工具 kubectl 应用（或创建）nfs-client-storageclass.yaml 文件中定义的资源，这里是一个 StorageClass。kubectl get storageclass: 通过 kubectl 获取当前 Kubernetes 集群中所有的 StorageClass 列表。这可以用于确认上一步的 StorageClass 是否成功创建。

8.3.6 编辑yaml文件 # 定义持久卷声明（PersistentVolumeClaim），用于请求持久卷 apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: test-nfs-pvc # 持久卷声明的名称 spec: accessModes: - ReadWriteMany # 访问模式设置为读写多个节点 storageClassName: nfs-client-storageclass # 关联的存储类对象 resources: requests: storage: 1Gi # 请求的存储容量为1Gi --- # 定义Pod，用于使用持久卷 apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-storageclass-pod # Pod 的名称 spec: containers: - name: busybox image: busybox:latest imagePullPolicy: IfNotPresent command: - "/bin/sh" - "-c" args: - "sleep 3600" # 命令参数，让容器保持运行状态 volumeMounts: - name: nfs-pvc # 指定挂载的持久卷名称 mountPath: /mnt # 挂载路径 restartPolicy: Never # Pod 的重启策略 volumes: - name: nfs-pvc # 定义一个名为nfs-pvc的卷 persistentVolumeClaim: claimName: test-nfs-pvc # 引用之前定义的持久卷声明的名称

8.3.7 运行yaml

PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间

8.3.8 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

8.3.9 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

8.3.10 发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功

九、总结 9.1 动态创建PV的步骤准备好存储设备和共享目录如果是外置存储卷插件，需要先创建serviceaccount账户(Pod使用访问apiserver使用的账户)和RBAC授权(创建角色授予相关资源对象的操作权限，再将账户与角色绑定)，使得serviceaccount账户具有对PV、PVC、StorageClass等资源的操作权限准备创建外置存储插件Pod资源的配置文件（外置存储插件在k8s集群中以pod形式运行），定义serviceaccount账户作为Pod的用户，并设置相关的环境变量(比如存储插件名称等)创建StorageClass资源，provisioner要设置为存储插件名称

之后只需要创建PVC资源引用StorageClass就可以自动调用存储卷插件动态创建PV资源

准备创建PVC资源的配置文件，定义访问模式、存储空间大小、storageClassName设置为StorageClass资源名称等来动态创建PV资源并绑定PV创建Pod资源挂载PVC存储卷，定义卷类型为persistentVolumeClaim，并在容器配置中定义存储卷挂载点路径

9.2 静态创建PV的步骤准备好存储设备和共享目录准备创建PV资源的配置文件，定义访问模式(ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany、ReadWriteMany)、存储空间大小、回收策略（Retain、Recycle、Delete）、存储设备类型、storageClassName等准备创建PVC资源的配置文件，定义访问模式(必要条件，必须是PV支持的访问模式)、存储空间大小(默认就近选择大于等于指定大小的PV)、storageClassName等来绑定PV创建Pod资源挂载PVC存储卷，定义卷类型为persistentVolumeClaim，并在容器配置中定义存储卷挂载点路径

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