Kubernetes 中的 PersistentVolume 与 PersistentVolumeClaim 详解-优快云博客

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一、概念

在 Kubernetes 集群中，存储资源和计算资源（如 CPU 和内存）是分开管理的。PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC) 是 Kubernetes 提供的用于管理存储资源的抽象概念。

PersistentVolume (持久卷，PV)

PV 是集群中的一块存储，它已经预先配置好，可供用户使用。它类似于云提供商的虚拟机磁盘，或者数据中心的物理硬盘。PV 是集群资源，由 Kubernetes 管理员预先配置，或者通过动态供应（Dynamic Provisioning）自动创建。

PV 具有以下特点：

独立于 Pod 生命周期：PV 的生命周期与使用它的 Pod 分开，即使 Pod 被删除，PV 也不会被删除，其中的数据会保留。
持久化存储：PV 提供持久化存储，数据可以跨 Pod 生命周期持久保存。
多种存储类型：支持多种存储类型，如 NFS、iSCSI、云存储等。

PersistentVolumeClaim (持久卷声明，PVC)

PVC 是用户对存储的请求。它指定了存储的大小、访问模式和存储类型等要求。当用户创建一个 PVC 时，Kubernetes 会根据这些要求找到一个匹配的 PV 来绑定。

PVC 具有以下特点：

请求存储：用户通过 PVC 请求特定大小和访问模式的存储。
绑定到 PV：当一个 PVC 被创建时，Kubernetes 会找到一个匹配的 PV 并将其绑定到 PVC 上。如果没有匹配的 PV，PVC 会保持在未绑定状态，直到合适的 PV 出现。
动态供应：如果集群中没有合适的 PV，且启用了动态供应，Kubernetes 可以自动创建一个新的 PV 来满足 PVC 的要求。

二、访问模式

PV 支持不同的访问模式，这些模式定义了 Pod 如何访问 PV：

ReadWriteOnce (RWO)：该卷可以被单个节点以读写方式挂载。这是最常见的访问模式，适用于大多数场景。
ReadOnlyMany (ROX)：该卷可以被多个节点以只读方式挂载。适用于需要多个读取者的场景，如只读数据库。
ReadWriteMany (RWX)：该卷可以被多个节点以读写方式挂载。适用于需要多个写入者的场景，但需要注意数据一致性问题。

三、回收策略

PV 的回收策略定义了当 PVC 被删除后 PV 的行为：

Retain：默认策略，PV 不会被自动删除，需要管理员手动回收。这适用于需要保留数据的场景。
Delete：删除 PVC 时，关联的 PV 也会被自动删除。这适用于不保留数据的场景。

四、状态说明

PV 的状态表示其当前状态：

Available：PV 可用，尚未绑定到任何 PVC。
Bound：PV 已绑定到某个 PVC。
Released：PVC 已被删除，但 PV 尚未被集群回收。
Failed：PV 的自动回收操作失败。

五、静态配置 PV 和 PVC

配置好nfs服务

mkdir /nfsdata
#部署nfs主机
[root@reg ~]# dnf install nfs-utils -y
[root@reg ~]# systemctl enable --now nfs-server.service

[root@reg ~]# vim /etc/exports
/nfsdata   *(rw,sync,no_root_squash)

[root@reg ~]# exportfs -rv
exporting *:/nfsdata

[root@reg ~]# showmount  -e
/nfsdata *

#在k8s所有节点中安装nfs-utils
[root@k8s-master & node1 & node2  ~]# dnf install nfs-utils -y

5.1 创建 PV

创建一个名为 pv.yaml 的文件，定义一个静态 PV：

apiVersion: v1  # 指定 Kubernetes API 的版本
kind: PersistentVolume  # 定义资源类型为 PersistentVolume
metadata:  # PV 的元数据部分
  name: my-pv  # 为这个 PV 指定一个名称
spec:  # PV 的具体规格和配置
  capacity:  # 定义 PV 的存储容量
    storage: 10Gi  # 指定存储容量为 10 GiB
  volumeMode: Filesystem  # 指定卷的模式为文件系统
  accessModes:  # 定义 PV 的访问模式
  - ReadWriteOnce  # 该 PV 可以被单个节点以读写方式挂载
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 当关联的 PVC 被删除后，保留 PV
  storageClassName: standard  # 指定存储类名称，用于分类存储
  nfs:  # 定义 NFS 类型的存储
    path: /exports  # 指定 NFS 服务器上的路径
    server: nfs-server.example.com  # 指定 NFS 服务器的地址

这个配置文件定义了一个名为 my-pv 的 PersistentVolume，它使用 NFS 作为存储后端。

操作步骤：

替换 nfs-server.example.com 和 /path/to/nfs 为实际的 NFS 服务器地址和路径。
应用 YAML 文件创建 PV：

kubectl apply -f pv.yaml

5.2 创建 PVC

创建一个名为 pvc.yaml 的文件，定义一个 PVC：

apiVersion: v1  # 指定 Kubernetes API 的版本为 v1
kind: PersistentVolumeClaim  # 定义资源类型为 PersistentVolumeClaim
metadata:  # 定义 PVC 的元数据
  name: my-pvc  # 为这个 PVC 指定一个名称
spec:  # PVC 的具体规格和配置
  accessModes:  # 定义 PVC 所请求的卷的访问模式
  - ReadWriteOnce  # 该 PVC 请求的卷可以被单个节点以读写方式挂载
  resources:  # 定义 PVC 请求的资源规格
    requests:  # 指定对存储资源的请求
      storage: 3Gi  # 请求的存储容量为 3 GiB
  storageClassName: standard  # 指定存储类名称，用于选择匹配相应的 PV 和存储解决方案

这个配置文件定义了一个名为 my-pvc 的 PersistentVolumeClaim，它请求一个可以被单个节点以读写方式挂载的存储卷，请求的存储容量为 3 GiB，并且指定了存储类为 standard

操作步骤：

应用 YAML 文件创建 PVC：

kubectl apply -f pvc.yaml

验证 PVC 是否绑定到 PV：

kubectl get pvc my-pvc

六、在 Pod 中使用 PVC

创建一个名为 pod.yaml 的文件，定义一个使用 PVC 的 Pod：

apiVersion: v1  # 指定 Kubernetes API 的版本
kind: Pod  # 定义资源类型为 Pod
metadata:  # Pod 的元数据部分
  name: my-pod  # 为这个 Pod 指定一个名称
spec:  # Pod 的具体规格和配置
  containers:  # 定义 Pod 中的容器列表
  - name: my-container  # 为容器指定一个名称
    image: nginx  # 指定容器使用的镜像为 nginx
    volumeMounts:  # 定义容器需要挂载的卷
    - name: my-pv  # 引用在 volumes 中定义的卷名称
      mountPath: /usr/share/nginx/html  # 指定容器内部的挂载路径
  volumes:  # 定义 Pod 可以使用的卷列表
  - name: my-pv  # 为卷指定一个名称
    persistentVolumeClaim:  # 指定卷的类型为 PersistentVolumeClaim
      claimName: my-pvc  # 指定要使用的 PVC 的名称

这个配置文件定义了一个名为 my-pod 的 Pod，其中包含一个使用 nginx 镜像的容器。容器启动后会将 PVC my-pvc 挂载到 /usr/share/nginx/html 路径，这通常用于 Nginx 服务的网页文件目录。

操作步骤：