当前位置：首页 > news >正文

k8s中的PV和PVS

news 2025/11/1 19:48:32

前言：

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。

一.PV和PVC的引入

Volume 提供了非常好的数据持久化方案，不过在可管理性上还有不足。

拿前面 AWS EBS 的例子来说，要使用 Volume，Pod 必须事先知道如下信息：

当前 Volume 来自 AWS EBS。

EBS Volume 已经提前创建，并且知道确切的 volume-id。

Pod 通常是由应用的开发人员维护，而 Volume 则通常是由存储系统的管理员维护。开发人员要获得上面的信息：

要么询问管理员。

要么自己就是管理员。

这样就带来一个管理上的问题：应用开发人员和系统管理员的职责耦合在一起了。如果系统规模较小或者对于开发环境这样的情况还可以接受。但当集群规模变大，特别是对于生成环境，考虑到效率和安全性，这就成了必须要解决的问题。

Kubernetes 给出的解决方案是 PersistentVolume （PV）和 PersistentVolumeClaim（PVC）。

PersistentVolume (PV) 是外部存储系统中的一块存储空间，由管理员创建和维护。与 Volume 一样，PV 具有持久性，生命周期独立于 Pod。

PersistentVolumeClaim (PVC) 是对 PV 的申请 (Claim)。PVC 通常由普通用户创建和维护。需要为 Pod 分配存储资源时，用户可以创建一个 PVC，指明存储资源的容量大小和访问模式（比如只读）等信息，Kubernetes 会查找并提供满足条件的 PV。

有了 PersistentVolumeClaim，用户只需要告诉 Kubernetes 需要什么样的存储资源，而不必关心真正的空间从哪里分配，如何访问等底层细节信息。这些 Storage Provider 的底层信息交给管理员来处理，只有管理员才应该关心创建 PersistentVolume 的细节信息

二、通过NFS实现持久化存储

2.1配置nfs

需要安装

k8s-master: nfs-server

k8s-node1: nfs-client

k8s-node2: nfs-client

所有节点安装nfs

在master节点创建共享目录

授权共享目录

编辑exports文件

配置生效

启动rpc和nfs（注意顺序）

作为准备工作，我们已经在 k8s-master 节点上搭建了一个 NFS 服务器，目录为 /nfsdata：

2.1 创建PV

下面创建一个 PV mypv1，配置文件 nfs-pv1.yml 如下：

① capacity 指定 PV 的容量为 1G。

② accessModes 指定访问模式为 ReadWriteOnce，支持的访问模式有：

ReadWriteOnce：PV 能以 read-write 模式 mount 到单个节点。

ReadOnlyMany：PV 能以 read-only 模式 mount 到多个节点。

ReadWriteMany ：PV 能以 read-write 模式 mount 到多个节点。

③ persistentVolumeReclaimPolicy 指定当 PV 的回收策略为 Recycle，支持的策略有：

Retain：需要管理员手工回收。

Recycle：清除 PV 中的数据，效果相当于执行 rm -rf /thevolume/*。

Delete：删除 Storage Provider 上的对应存储资源，例如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、- OpenStack Cinder Volume 等。

④ storageClassName 指定 PV 的 class 为 nfs。相当于为 PV 设置了一个分类，PVC 可以指定 class 申请相应 class 的 PV。

⑤ 指定 PV 在 NFS 服务器上对应的目录。

创建 mypv1：

STATUS 为 Available，表示 mypv1 就绪，可以被 PVC 申请。

2.3 创建PVC

接下来创建 PVC mypvc1，配置文件 nfs-pvc1.yml 如下：

PVC 就很简单了，只需要指定 PV 的容量，访问模式和 class。

执行命令创建 mypvc1：

从 kubectl get pvc 和 kubectl get pv 的输出可以看到 mypvc1 已经 Bound 到 mypv1，申请成功。

2.4 创建pod

上面已经创建好了pv和pvc，pod中直接使用这个pvc即可

与使用普通 Volume 的格式类似，在 volumes 中通过 persistentVolumeClaim 指定使用 mypvc1 申请的 Volume。

通过命令创建mypod1：

2.5 验证

三.PV的回收

当 PV 不再需要时，可通过删除 PVC 回收。未删除pvc之前 pv的状态是Bound

删除pod

删除pvc

再次查看pv的状态

删除pvc之后pv的状态变为Available，，此时解除绑定后则可以被新的 PVC 申请。

/nfsdata文件中的文件被删除了

因为 PV 的回收策略设置为 Recycle，所以数据会被清除，

但这可能不是我们想要的结果。如果我们希望保留数据，可以将策略设置为 Retain

回收策略已经变为 Retain，通过下面步骤验证其效果：

虽然 mypv1 中的数据得到了保留，但其 PV 状态会一直处于 Released，不能被其他 PVC 申请。为了重新使用存储资源，可以删除并重新创建 mypv1。删除操作只是删除了 PV 对象，存储空间中的数据并不会被删除。

新建的 mypv1 状态为 Available，已经可以被 PVC 申请。

PV 还支持 Delete 的回收策略，会删除 PV 在 Storage Provider 上对应存储空间。NFS 的 PV 不支持 Delete，支持 Delete 的 Provider 有 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、OpenStack Cinder Volume 等。

四. PV/PVC的静态供给

五. PV的动态供给

前面的例子中，我们提前创建了 PV，然后通过 PVC 申请 PV 并在 Pod 中使用，这种方式叫做静态供给（Static Provision）。

与之对应的是动态供给（Dynamical Provision），即如果没有满足 PVC 条件的 PV，会动态创建 PV。相比静态供给，动态供给有明显的优势：不需要提前创建 PV，减少了管理员的工作量，效率高。

动态供给是通过 StorageClass 实现的，StorageClass 定义了如何创建 PV，下面是两个例子。

StorageClass standard

StorageClass slow：

这两个 StorageClass 都会动态创建 AWS EBS，不同在于 standard 创建的是 gp2 类型的 EBS，而 slow 创建的是 io1 类型的 EBS。不同类型的 EBS 支持的参数可参考 AWS 官方文档。

StorageClass 支持 Delete 和 Retain 两种 reclaimPolicy，默认是 Delete。

与之前一样，PVC 在申请 PV 时，只需要指定 StorageClass 和容量以及访问模式，比如：

除了 AWS EBS，Kubernetes 支持其他多种动态供给 PV 的 Provisioner，完整列表请参考 https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/#provisioner

六. PV&&PVC在应用中的持久化存储

查看pod运行在了哪个节点，将节点关闭。发现另外一个节点，会接手，而且数据仍然存在

七.PV&&PVC在应用在mysql的持久化存储实战项目

下面演示如何为 MySQL 数据库提供持久化存储，步骤为：

创建 PV 和 PVC。

部署 MySQL。

向 MySQL 添加数据。

模拟节点宕机故障，Kubernetes 将 MySQL 自动迁移到其他节点。

验证数据一致性。

首先创建 PV 和 PVC，配置如下：

mysql-pv.yml

mysql-pvc.yml

接下来部署 MySQL，配置文件如下：

PVC mysql-pvc Bound 的 PV mysql-pv 将被 mount 到 MySQL 的数据目录 var/lib/mysql。

MySQL 被部署到 k8s-node1

① 切换到数据库 mysql。

② 创建数据库表 my_id。

③ 插入一条数据。

④ 确认数据已经写入。

关闭 k8s-node1，模拟节点宕机故障

关闭 k8s-node1，模拟节点宕机故障。

验证数据的一致性：

由于node1节点已经宕机，node2节点接管了这个任务,pod转移，需要等待一段时间，我这里等待了5分钟左右。。

MySQL 服务恢复，数据也完好无损。

八. PV/PVC动态供给项目实战

提前说明：由于本地动态实战，我在v1.22.2版本中，尝试多次未成功，采用了v1.19.0版本的k8s集群

Dynamic Provisioning机制工作的核心在于StorageClass的API对象。

StorageClass声明存储插件，用于自动创建PV

当我们k8s业务上来的时候，大量的pvc,此时我们人工创建匹配的话，工作量就会非常大了，需要动态的自动挂载相应的存储，‘我们需要使用到StorageClass，来对接存储，靠他来自动关联pvc,并创建pv。

Kubernetes支持动态供给的存储插件：

https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/

因为NFS不支持动态存储，所以我们需要借用这个存储插件。

nfs动态相关部署可以参考：

https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs-client/deploy

部署步骤：

1、部署nfs

2、定义一个storage

3、部署授权

因为storage自动创建pv需要经过kube-apiserver,所以要进行授权

创建1个sa

创建1个clusterrole，并赋予应该具有的权限，比如对于一些基本api资源的增删改查；

创建1个clusterrolebinding，将sa和clusterrole绑定到一起；这样sa就有权限了；

然后pod中再使用这个sa，那么pod再创建的时候，会用到sa，sa具有创建pv的权限，便可以自动创建pv；

4、部署一个自动创建pv的服务

这里自动创建pv的服务由nfs-client-provisioner 完成

创建：

查看创建好的storage:

nfs-client-provisioner 会以pod运行在k8s中，

5、部署有状态服务，测试自动创建pv

部署yaml文件参考：https://kubernetes.io/docs/tutorials/stateful-application/basic-stateful-set/

我们部署一个nginx服务，让其html下面自动挂载数据卷，

进入其中一个容器，创建一个文件：

直接在web-1的目录下，创建一个文件：

[root@master pvc-test]# touch /opt/container_data/default-www-web-1-pvc-5efd9492-c13d-414b-8df3-68b0c37961dd/2.txt

而且，删除一个pod web-0，数据仍然存在，不会丢失。保证了数据持久化；