十一、K8S之持久化存储

持久化存储

一、概念

在K8S中，数据持久化可以让容器在重新调度、重启或者迁移时保留其数据，并且确保数据的可靠性和持久性。

持久化存储通常用于程序的状态数据、数据库文件、日志文件等需要在容器生命周期之外的数据，它可以通过各种存储解决方案实现，如主机路径、本地存储、网络存储（如NFS、ISCSI）、云存储等。

二、HostPath

HostPath是将节点上的文件或目录挂载到 Pod 上，此时该目录会变成持久化存储目录，即使 Pod 被删除后重启，也可以重新加载到该目录，该目录下的文件不会丢失。

但不适合生产环境，因为它对宿主机的依赖性较高，无法实现数据的高可用和迁移。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-volume-pod
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx-volume
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd # 挂载到容器的哪个目录
      name: test-volume # 挂载哪个 volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      path: /data # 节点中的目录
      type: Directory # 挂载目录类型 ， Directory 代表/data必须存在 ,如果不存在则报错

在volumes类型为hostPath的时候， type有多种配置方式，如：

类型	说明
DirectoryOrCreate	如果给定的 path 不存在，就创建一个 755 的空目录
Directory	这个目录必须存在
FileOrCreate	如果给定的文件不存在，则创建一个空文件，权限为 644
File	这个文件必须存在
Socket	UNIX 套接字，必须存在
CharDevice	字符设备，必须存在
BlockDevice	块设备，必须存在

三、EmptyDir

EmptyDir 主要用于一个 Pod 中不同的容器共享数据使用的，由于只是在 Pod 内部使用，因此与其他 volume 比较大的区别是，当 Pod 如果被删除了，那么 emptyDir 也会被删除。这种方式适用于临时性的数据存储，当Pod重新启动时，EmptyDir也会被清空。也就是说它只做到了数据化共享，并没有做到持久化存储

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-emptyDir-pd
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx-emptydir
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache1
      name: cache-volume
  - image: nginx
    name: nginx-emptydir
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache2
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}

四、NFS 挂载

4.1、安装NFS

需要使用nfs的文件服务的都要安装

使用apt安装

apt-get update

# 安装
apt-get install nfs-kernel-server nfs-common

# 启动
systemctl start nfs-server

修改配置文件

vim /etc/exports

# /data/nfs/ 代表共享目录 ， ip代表可访问的ip信息， 后面是权限
/data/nfs/ 192.168.31.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

重启

# 重新加载
exportfs -f
systemctl reload nfs-server

# 前面的是nfs服务地址及目录，后面是挂载到本地的目录
mount -t nfs 192.168.31.101:/data/nfs/html /data/nfs/nginx/html

其他命令

查看挂载的目录
mount | grep nfs

4.2、配置文件使用

配置文件

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-nfs-pd
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    nfs:
      server: 192.168.31.101 # 网络存储服务地址
      path: /data/nfs/html # 网络存储路径

测试是否成功

# 在NFS服务的/data/nfs/html 目录下创建文件
echo '123' > index.html


# 使用命令查看pod的ip
kubectl get po -o wide


#使用wget访问
wget ip

五、PV和PVC

5.1、概念

持久卷（PersistentVolume，PV） 是集群中的一块存储，它可以是物理存储设备、网络存储卷或云提供商的存储服务。PV独立于Pod的生命周期，可以被多个Pod共享。由管理员事先制备，或者使用存储类（Storage Class）来动态制备。

**持久卷申领（PersistentVolumeClaim，PVC）**是Pod对持久化存储的请求。它相当于是Pod对PV的申请单。Pod可以通过声明PVC来请求所需的存储资源，并指定访问模式、容量和存储类等要求。Kubernetes会根据PVC的要求去匹配可用的PV，并将其绑定到Pod上。

总结起来，PV是集群中的存储资源，而PVC是Pod对存储资源的抽象化请求。PVC通过与PV的绑定，为Pod提供持久化存储。

5.2、生命周期

1、创建

需要创建PV。PV定义了集群中的实际存储资源，可以是物理存储设备、网络存储等。然后，使用PVC来申请PV。PVC描述了应用程序对存储资源的需求。

2、绑定

当用户创建一个 PVC 对象后，它会尝试与合适的PV进行绑定。绑定是通过使用PVC的标签选择器与PV的标签进行匹配完成的。如果找到匹配的PV，PVC就会与之绑定。
如果找不到对应的 PV，则需要看 PVC 是否设置 StorageClass 来决定是否动态创建 PV，若没有配置，PVC 就会一致处于未绑定状态，直到有与之匹配的 PV 后才会申领绑定关系。

3、使用

Pod 将 PVC 当作存储卷来使用，集群会通过 PVC 找到绑定的 PV，并为 Pod 挂载该卷。
Pod 一旦使用 PVC 绑定 PV 后，为了保护数据，避免数据丢失问题，PV 对象会受到保护，在系统中无法被删除。

4、回收

当PVC不再使用时，可以对其进行回收。回收的方式有两种：保留和删除

保留模式下，PV和相关的存储资源会被保留下来，不会被自动删除。这样可以确保数据的安全性，并提供手动清理的机会。
删除模式下，PV和相关的存储资源会被自动删除。这将释放存储资源供其他应用程序使用。

5.3、PV创建

配置文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv001
  labels: 
    
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi # pv 的容量
  volumeMode: Filesystem # 存储类型为文件系统
  accessModes: # 访问模式：ReadWriteOnce-单个读写、ReadWriteMany-多个读写、ReadOnlyMany-多个读
    - ReadWriteOnce # 可被单节点独写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle # 回收策略
  storageClassName: slow # 创建 PV 的存储类名，需要与 pvc 的相同
  mountOptions: # 加载配置
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs: # 连接到 nfs
    path: /data/nfs/pv001 # 存储路径
    server: 192.168.31.101 # nfs 服务地址

获取pv信息

kubectl get pv

------------------------
NAME    CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS      
pv001   1Gi        RWO            Recycle          Available            slow

配置状态说明

状态值	说明
Available	空闲，未被绑定
Bound	已经被 PVC 绑定
Released	PVC 被删除，资源已回收，但是 PV 未被重新使用
Failed	自动回收失败

5.4、PVC创建

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce # 权限需要与对应的 pv 相同
  volumeMode: Filesystem
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi # 资源可以小于 pv 的，但是不能大于，如果大于就会匹配不到 pv
  storageClassName: slow # 名字需要与对应的 pv 相同
#  selector: # 使用选择器选择对应的 pv
#    matchLabels:
#      env: "dev"
#    matchExpressions:
#      - {key: environment, operator: In, values: [dev]}

当创建pvc能与pv匹配，后再查看pv状态时候，就会转变为Bound

5.5、Pod 绑定 PVC


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pvc-test-pod
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: nfs-pvc-test
  volumes:
  - name: nfs-pvc-test
    persistentVolumeClaim:
      claimName: nfs-pvc # pvc 的名称

测试

# 先使用命令查看pod的内网地址
kubectl get po -o wide

--------------------------------
NAME                            READY   STATUS        RESTARTS          AGE     IP
pvc-test-pod                    1/1     Running       0                 4m36s   10.244.36.124




#调用
curl 10.244.36.124