kubernetes 共享存储原理-PV

概述

PV 作为存储资源，主要包括存储能力、访问模式、存储类型、回收策略、后端存储类型等信息的设置。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv1
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow
  nfs:
    path: /tmp
    server: 172.17.0.2

运行结果

[root@master1 pv]# kubectl get pv
NAME   CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv1    5Gi        RWO            Recycle          Available           slow                    12s

PV 关键配置参数

• 存储能力：描述存储设备具备的能力，目前只有存储空间设置（存储容量）

• 存储卷模式：包括可选的Filesystem和Block，默认为Filesystem

  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolume
  metadata:
    name: block-pv
  spec:
    capacity:
      storage: 10Gi
    accessModes:
      - ReadWriteOnce
    persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
    volumeMode: Block
    fc:
      targetWWNs: ["50060e801049cfd1"]
      lun: 0
      readOnly: false
  

• 访问模式

  • ReadWriteOnce（RWO）:读写权限，并且只能被单个Node挂载
  • ReadOnlyMany（ROX）:只读权限，允许被多个Node挂载
  • ReadWriteMany（RWX)：读写权限，允许被多个Node挂载

• 存储类别：storageClassName参数指定一个StorageClass资源对象的名称，具有特定类别的PV只能与请求了该类别的PVC进行绑定。未设置类别的PV只能与不请求任何类别的PVC进行绑定

• 回收策略：通过persistentVolumeReclaimPolicy设置

  • 保留：保留数据，需要手动删除
  • 回收空间：简单清除文件操作
  • 删除：与PV相连的后端存储完成Volume的删除操作

• 挂载参数：在将PV挂载到Node上时，根据后端的存储特点，设置额外的挂载参数，通过mountOptions进行设置

  apiVersion: "v1"
  kind: "PersistentVolume"
  metadata:
    name: gce-disk-1
  spec:
    capacity:
      storage: "10Gi"
    accessModes:
      - "ReadWriteOnce"
    mountOptions:
      - hard
      - nolock
      - nfsvers=3
    gcePersistentDisk:
      fsType: "ext4"
      pdName: "gce-disk-1"
  

  运行结果

  [root@master1 pv]# kubectl get pv
  NAME         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
  gce-disk-1   10Gi       RWO            Retain           Available                                   6s
  

• 节点亲和性: PV可以设置节点亲和性来限制只能通过某些Node访问Volume，可以在PV定义中的nodeAffinity字段进行设置，使用这些Volume的Pod将被调度到满足条件的node上

  apiVersion: v1
  kind: PersistentVolume
  metadata:
    name: example-local-pv
  spec:
    capacity:
      storage: 5Gi
    accessModes:
    - ReadWriteOnce
    persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
    storageClassName: local-storage
    local:
      path: /mnt/disks/ssd1
    nodeAffinity:
      required:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - my-node
  

  运行结果

  [root@master1 pv]# kubectl describe pv example-local-pv
  Name:              example-local-pv
  Labels:            <none>
  Annotations:       <none>
  Finalizers:        [kubernetes.io/pv-protection]
  StorageClass:      local-storage
  Status:            Available
  Claim:
  Reclaim Policy:    Delete
  Access Modes:      RWO
  VolumeMode:        Filesystem
  Capacity:          5Gi
  Node Affinity:
    Required Terms:
      Term 0:        kubernetes.io/hostname in [my-node]
  Message:
  Source:
      Type:  LocalVolume (a persistent volume backed by local storage on a node)
      Path:  /mnt/disks/ssd1
  Events:    <none>
  You have new mail in /var/spool/mail/root
  
  

PV 生命周期的各个阶段

某个PV在生命周期中可能处于以下4个阶段之一

• Available：可用状态，还未与某个PVC绑定
• Bound：已与某个PVC绑定
• Released：绑定的PVC已经删除，资源已经释放，但没有被集群收回
• Failed：自动资源回收失败

结语

Kubernetes 的PV机制通过解耦存储的配置与消费，不仅提高了存储资源的灵活性和利用率，还极大地简化了有状态应用在容器环境中的部署与管理，是构建稳定、可扩展的云原生应用不可或缺的一部分。