K8S学习----存储PV-PVC/StatefulSet

学习目标：

1、掌握PV和PVC的关系
2、掌握statefulset对象

学习内容：

概念

PV（PersistentVolume）

是由管理员设置的存储，它是集群的一部分，就像节点是集群的资源一样，PV也是集群中的资源。PV是Volume之类的卷插件，但具有独立于使用PV的Pod的生命周期。此API 对象包含有存储实现的细节，即NFS、iscsi或特定于云提供商的存储系统

PVC（PersistentVolumeClaim）

是用户存储的请求，它与pod相似，Pod消耗节点资源，PVC消耗PV资源。pod可以请求特定级别的资源（CPU和内存）。声明可以请求特定的大小和访问方式（例如，可以以读写一次或只读多次模式挂载）

静态PV

集群管理员创建一些PV，它们带有可供集群用户使用的实际存储的细节，它们存在于kubernetes API中，可用于消费

动态

当管理员创建的静态PV都不匹配用户的PVC时，集群可能会尝试动态的为PVC创建卷，此配置基于StorageClasses：PVC必须请求[存储类]，并且管理员必须创建并配置该类才能动态创建，声明该类为***可以有效的禁用其动态配置
要启用基于存储级别的动态存储配置，集群管理员需要启用API Server上的DefaultStorageClass【准入控制器】。例如，通过确保defaultStorageClass位于API Server组件的--admission-control标志，使用逗号分隔的有序值列表中，可以完成此操作

绑定

master中的控制环路监视新的PVC，寻找匹配的PV（如果可能），并将它们绑定在一起，如果为新的PVC动态调配PV，则该环路将始终将该PV绑定到PVC，否则，用户总会得到它们所请求的存储，但是容量可能超出要求的数量，一旦PV和PVC绑定后，PersistentVolumeClaim绑定是排他性的，不管他们是如何绑定的，PVC跟PV绑定是一对一的映射

持久化卷声明的保护

PVC保护的目的是确保pod正在使用PVC不会从系统中移除，因为如果被移除的话可能会导致数据丢失
##注意：当pod的状态为pending并且pod已经分配给节点或pod为running状态时，PVC处于活动状态
当启用PVC保护alpha功能时，如果用户删除了一个pod正在使用的PVC，则该PVC不会被立即删除，PVC的数据删除将被推迟，直到PVC不再被任何pod使用

持久化卷类型

持久化演示代码

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv003
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:                             #访问模式
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle    #回收策略
  storageClassName: slow                    #存储类名称
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /tmp           #nfs服务器的目录
    server: 172.17.0.2   #nfs服务器的ip

PV访问模式

PersistentVolume可以以资源提供者支持的任何方式挂载到主机上，如下表所示，供应商具有不同的功能，每个PV的访问模式都将被设置为该卷支持的特定的模式，例如，NFS可以支持多个读/写客户端，但特定的NFS PV可能以只读方式导出到服务器上，每个PV都要一套自己的用来描述特定功能的访问模式

• ReadWriteOnce------该卷可以被单个节点以读/写模式挂载
• ReadOnlyMany-------该卷可以被多个节点以只读模式挂载
• ReadWriteMany------该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中，访问模式缩写为：

• RWO-----ReadWriteOnce
• ROX------ReadOnlyMany
• RWX-----ReadWriteMany
  ##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，例如GCEPersistentDisk可以由单个节点作为RWO模式挂载，或由多个节点ROX模式挂载，但不能同时挂载

回收策略

• Retain（保留）—手动回收
• Recyle（回收）—基本擦除（rm -rf *） #最新版本已经被废弃
• Delete（删除）—关联的存储资产将被删除

状态

卷可以处于以下的某种状态：

• Available（可用）---- 一块空闲资源还没有被任何声明绑定
• Bound（已绑定）---- 卷已经被声明绑定
• Released（已释放）---- 声明被删除，但是资源还未被集群重新声明
• Failed（失败）----- 该卷的自动回收失败

命令行会显示绑定到PV的PVC的名称

持久化演示说明–NFS

1. 安装NFS服务器
   

2. 部署PV

apiVerison: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfspv1
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: nfs
  nfs:
    path: /data/nfs       #nfs服务器的某个目录
    server: 10.66.66.10   #nfs服务器的ip

3. 创建服务并使用PVC

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLables:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerport: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "RWO" ]
      storageClassName: "nfs"
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

关于StatefulSet

1. 匹配Pod name（网络标识）的模式为：$(StatefulSet名称)-$(序号)，比如上面的示例：web-0，web-1，web-2
2. StatefulSet为每个pod副本创建了一个DNS域名，这个域名的格式为：$(pod name).(headless server name)，也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非Pod IP，因为当pod所在的node发生故障时，pod会被漂移到其他node上，pod ip会发生变化，但是pod域名不会有变化
3. StatefulSet使用Headless服务来控制pod的域名，这个域名的FQDN为：(servicename).(namespace).svc.cluster.local，其中，"cluster.local"指的是集群的域名
4. 根据volumeClaimTemplates，为每个pod创建一个PVC，pvc的命名规则匹配模式：(volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的volumeMounts.name=www，podname=web-[0-2]，因此创建出来的pvc是www-web-0，www-web-1，www-web-2
5. 删除pod不会删除其pvc，手动删除pvc将自动释放pv

StatefulSet的启停顺序

1. 有序部署：部署StatefulSet时，如果有多个Pod副本，它们会被顺序的创建（从0到N-1）并且，在下一个pod运行之前所有之前的pod必须都是running和ready的状态
2. 有序删除：当pod被删除时，它们被终止的顺序是从N-1到0
3. 有序扩展：当对pod执行扩展操作时，与部署一样，它前面的pod必须都处于running和ready状态

StatefulSet使用场景

1. 稳定的持久化存储。即pod重新调度后还是能访问到相同的持久化存储，基于PVC来实现
2. 稳定的网络标识符，即pod重新调度后其podname和hostname不变
3. 有序部署，有序扩展，基于initcontainers来实现
4. 有序收缩