【本文目標(biāo)】

• Kubernetes集群怎樣通過Volume做數(shù)據(jù)持久化的？
• 持久卷組件 - Persistemt Volume
• 使用持久卷，組件 - Persistent Volume Claim
• 在使用持久卷中想要自動創(chuàng)建持久卷，組件 - Storage Class

【前置文章】

• 【k8s學(xué)習(xí)】Kubernetes學(xué)習(xí)——核心組件和架構(gòu)
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• 【k8s學(xué)習(xí)】在minikube上布署MongoDB和MongoExpress
• 【k8s學(xué)習(xí)】kubernetes namespace介紹
• 【k8s學(xué)習(xí)】Kubernetes Ingress介紹
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1. Volume使用場景

1.1 Use Case-1：mysql Pod需要Storage：

假設(shè)我們有個項目叫my-app，接連了另一個Pod叫mysql岸军，如果mysql重啟了奋刽，那么里面存放的數(shù)據(jù)也會丟失，原因是Kubernetes并沒有提供在Pod之外的持久化艰赞，一旦Pod重啟了佣谐，數(shù)據(jù)就丟失了。

• Storage that doesn't depend on the pod lifecycle：我們需要在Pod外有存儲數(shù)據(jù)方妖，以便不受Pod重啟的影響狭魂。
• Storage must be available on all nodes：假設(shè)一個mysql Pod掛掉了，那么admin controller manager發(fā)現(xiàn)后党觅，就會讓scheduler再找合適的Node重新創(chuàng)建一個Pod雌澄，所以新的Pod有可能創(chuàng)建在活著的Worker Node中的任一一個，即這個存儲要對所有的節(jié)點(diǎn)都可見杯瞻。
• Storage needs to survive even if cluster crashes：當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都掛了掷伙，Storage里的數(shù)據(jù)也不能丟失。

1.2 Use Case-2：my-app本身可能也需要讀寫文件

比如一些session或是額外的配置等信息又兵，my-app Pod本身任柜，也可能會讀寫數(shù)據(jù)，這時候我們就可以配置Persistent Volume沛厨，簡稱pv宙地。

2. Persistent Volume

官網(wǎng)：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/persistent-volumes/

2.1 介紹

• a cluster resource：集群中的一種資源，比如ram內(nèi)存或是cpu逆皮。
• created via YAML file：和別的組件一樣宅粥，可以通過YAML文件創(chuàng)建。
  • 創(chuàng)建的時候kind為PersistentVolume电谣。
  • spec中定義了一些自有的屬性秽梅，比如占有空間為多少？（spec.capacity.storage）
• Needs actual physical storage：持久化的地方必須是能支持存儲的地方剿牺，如集群里的某個存儲空間或是集群外的某臺Server或是云服務(wù)器企垦。所以這里有個問題就是如何讓Kubernetes集群讀取到這些存儲。
• what type of storage do you need? need to create & manage them by yourself：Persistent Volume更像是一個接口晒来，它只提供了一些規(guī)范钞诡，至于存儲的類型以及創(chuàng)建和管理、備份湃崩，都在Kubernetes之外荧降，并不歸K8s集群管理。

2.2 yaml配置示例

下述示例中的Storage的地方是NFS文件系統(tǒng)：

apiVersion:
kind: persistentVolume
metadata:
  name: pv-name
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessMode:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.0
  nfs:
    path: /dir/path/on/nfs/server
    server: nfs-server-ip-address

上述spec中定義了三部分：

• 存儲能力
• 額外的信息比如進(jìn)入的模式
• nfs參數(shù)

不同的存儲類型攒读，配置可能會長不一樣朵诫。
從官網(wǎng)上可以看到，卷的類型超過了20種：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#types-of-persistent-volumes

Persistent Volume并不從屬于某個命令空間薄扁，它是全局的組件剪返。即所有的命名空間下的組件瞎领，都可引用到該pv組件。

2.3 Local Volume vs. Remote Volume

根據(jù)存放地點(diǎn)分類：

• Local Volume（在Kubernetes集群內(nèi)）随夸，這種Storage就違反了1.1章的特點(diǎn)2和特點(diǎn)3九默，即它是跟集群中的某個Node綁定了，所以有可能會掛掉宾毒，以及如果集群down了驼修，這個Storage也可能down掉。正因為此诈铛，像DB數(shù)據(jù)庫的持久化存儲乙各，最好放在集群外，即Remove Volume中幢竹。
• Remote Volume耳峦，即集群外部存儲，符合1.1章節(jié)的三個特點(diǎn)焕毫。

什么時候創(chuàng)建Persistent Volume蹲坷？
如果某個Pod依賴于pv，那么這個pv需要在Pod被創(chuàng)建之前創(chuàng)建邑飒。

誰來創(chuàng)建循签？
一般來說，開發(fā)人員需要告訴admin（可能是DevOps Team）某個項目需要用到Persistent Volume疙咸，然后DevOps人員根據(jù)開發(fā)人員的需求县匠，在Kubernetes集群中幫忙定義并創(chuàng)建好了該pv。

在定義好之后撒轮，開發(fā)人員則需要在具體的Pod的yaml中定義引用該pv乞旦，在yaml中聲明需要用到某個pv，這時候需要另一個組件题山，叫Persistent Volume Claim兰粉，簡稱pvc。

3. Persistent Volume Claim

官網(wǎng)：

• https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#binding
• https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-persistent-volume-storage/

3.1 Persistent Volume Claim yaml示例

pvc如何找到pv臀蛛？通過屬性例如大小等找到合適的pv：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-name
spec:
  storageClassName: manual
  volumeMode: Filesystem
  accessMode:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

定義了pvc后亲桦，怎么在Pod中引用呢？即通過spec.volumes.persistenceVolumeClaim.claimName進(jìn)行關(guān)聯(lián)：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
    - name: myfrontend
      image: nginx
      volumeMounts:
      - mountPath: "/var/www/html"
        name: mypd
  volumes:
    - name: mypd
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc-name

【整個過程】
Pod通過pv claim請求volume --> pv claim嘗試在集群中找到合適的volume --> 找到的volume才是真正擁有存儲空間的地方浊仆。 --> 這時候volume會被mounted（掛載）到這個Pod --> 然后才被掛載到Pod中的Container（這也是為什么上述Container中定義了volumeMounts屬性） --> 至此，具體的app應(yīng)用才能讀寫該volume

pvc并不是全局的組件豫领，它可以被創(chuàng)建到某個namespace下抡柿，pvc所屬的namespace必須要和Pod相同（因為Pod定義中需要引用到pvc組件）。

3.2 思考：為什么需要這么多層抽像等恐？

• DevOps人員聲明并創(chuàng)建全局組件pv洲劣。
• 開發(fā)人員聲明并創(chuàng)建pvc备蚓，并在Pod中使用。

這樣設(shè)計的主要好處是開發(fā)人員友好囱稽，因為開發(fā)人員并不需要具體知道Storage存放地點(diǎn)（解藕）郊尝，而只需要使用即可。

3.3 通過spec.volumes引用ConfigMap和Secret

ConfigMap組件和Secret組件：

• local volumes：這兩個組件都是本地存儲卷战惊。
• not created via pv and pvc：不是通過pv和pvc聲明創(chuàng)建的流昏。
• managed by Kubernetes

我們也可以通過volume屬性定義這兩個組件，然后在container中mounts吞获，以下是示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
    - name: busybox-container
      image: busybox
      volumeMounts:
        - name: config-dir
          mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-dir
      configMap:
        name: bb-configmap

注：一個Pod可以有多個volume claim况凉。

4. Storage Class

官網(wǎng)：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/storage-classes/

為了讓pv創(chuàng)建以及pvc創(chuàng)建更加高效，則需要第三個組件各拷，叫Storage Class刁绒，簡稱sc。

sc可以根據(jù)PersistentVolumeClaim的定義烤黍，動態(tài)的生成pv知市。

示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: storage-class-name
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  iopsPerGB: "10"
  fsType: ext4

• via "provisioner" attribute：provisioner意思為供應(yīng)方，聲明了pv的具體提供商速蕊，每個Storage類型都有自己的provisioner初狰，在需要的時候查閱官網(wǎng)：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/storage-classes/#provisioner
• configure "parameters" for storage we want to request for Persistent Volume：parameters屬性定義了pv所需要的信息，例如類型互例，空間大小等奢入。

sc主要是為了減少DevOps的工具，即可以動態(tài)的生成pv媳叨，那么誰來引入sc組件呢腥光？答案很明顯，是pvc糊秆。即開發(fā)人員不需要每次讓DevOps的人手動創(chuàng)建pv武福，而是通過Storage Class來自動創(chuàng)建pv。

在pvc中使用：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mypvc
spec:
  accessMode:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
    storageClassName: storage-class-name

【整個過程】

1. Pod通過pvc請求存儲痘番。
2. pvc通過sc請求存儲捉片。
3. sc自動創(chuàng)建可以滿足要求的pv。

參考：
https://www.youtube.com/watch?v=X48VuDVv0do