date: 2020-08-11title: k8s之pv与pvc #标题
tags: k8s数据持久化 #标签
categories: k8s # 分类

在k8s集群中，与管理计算资源相比，管理存储资源是一个完全不同的问题。为了更好的管理存储，Kubernetes 引入了 PersistentVolume （PV）和 PersistentVolumeClaim （PVC） 两个概念，将存储管理抽象成如何提供存储以及如何使用存储两个关注点。

PV与PVC简介

PV 存储卷是集群中的一块存储空间，由集群管理员管理、或者由 Storage Class（存储类）自动管理。PV（存储卷）和 node（节点）一样，是集群中的资源（kubernetes 集群由存储资源和计算资源组成）。PersistentVolumeClaim（存储卷声明，接下来统一简称为 PVC）是一种类型的 Volume（数据卷），PVC（存储卷声明）引用的 PV（存储卷）有自己的生命周期，该生命周期独立于任何使用它的容器组。PV描述了如何提供存储的细节信息（NFS、cephfs等存储的具体参数）。

PVC 存储卷声明代表用户使用存储的请求。Pod 容器组消耗 node 计算资源，PVC 存储卷声明消耗 PV 存储资源。Pod 容器组可以请求特定数量的计算资源（CPU / 内存）；PVC 可以请求特定大小/特定访问模式（只能被单节点读写/可被多节点只读/可被多节点读写）的存储资源。

根据应用程序的特点不同，其所需要的存储资源也存在不同的要求，例如读写性能、存储空间大小等。我们必须能够提供关于 PV（存储卷）的更多选择，无需用户关心存储卷背后的实现细节。为了解决这个问题，K8s 引入了 StorageClass（存储类）的概念。

PV和PVC的关系如下:

  • PV: 用于提供持久卷，必须定义在与应用程序相同的名称空间中，关注应用程序如何使用存储，通常由应用程序管理员或开发人员负责；
  • PVC: 持久卷声明，用于向PV申请存储资源，只能定义在集群层面，关注集群如何提供存储，通常由集群管理员或者运维人员负责。

PV和PVC的关系

存储卷和存储卷声明的关系如下图所示：

  • PV 是集群中的存储资源，通常由集群管理员创建和管理。
  • StorageClass（接下来简称为 SC ） 用于对 PV 进行分类，如果正确配置，SC 也可以根据 PVC 的请求动态创建 PV。
  • PVC 是使用该资源的请求，通常由应用程序提出请求，并指定对应的 SC 和需求的空间大小。
  • PVC 可以做为数据卷的一种，被挂载到容器组/容器中使用。

k8s之pv与pvc - 图1

PVC的管理过程

PV和PVC的管理过程如下:

k8s之pv与pvc - 图2

k8s集群中，有两种方式实现PV和PVC的关联，一种是 手动创建PV和PVC，一种是动态创建，手动创建比较low，也不太实用，所以更建议通过SC去动态管理PV。在配置有合适的 SC（存储类）且 PVC 关联了该 SC 的情况下，k8s 集群可以为应用程序动态创建 PV。此方法的实现，可以参考我的博文: k8s数据持久化之自动创建pv。

pvc和pv绑定（Binding）

假设创建了一个 PVC，并指定了需求的存储空间大小以及访问模式。K8s master 将立刻为其匹配一个 PV 存储卷，并将存储卷声明和存储卷绑定到一起。如果一个 PV 是动态提供给一个新的 PVC，K8s master 会始终将其绑定到该 PVC。除此之外，应用程序将被绑定一个不小于（可能大于）其 PVC 中请求的存储空间大小的 PV。一旦绑定，PVC 将拒绝其他 PV 的绑定关系。

PVC只能同时绑定到一个PV，但一个PV可以通过设置访问模式，被多个PVC绑定使用，关于PV的访问模式如下:

  • ReadWriteOnce：只能以读写的方式挂载到单个节点（单个节点意味着只能被单个PVC声明使用）。
  • ReadOnlyMany：能以只读的方式挂载到多个节点。
  • ReadWriteMany：能以读写的方式挂载到多个节点。

PVC 将始终停留在 未绑定 unbound 状态，直到有合适的 PV 可用。举个例子：集群中已经存在一个 50Gi 的 PV，同时有一个 100Gi 的 PVC，在这种情况下，该 PVC 将一直处于 未绑定 unbound 状态，直到管理员向集群中添加了一个 100Gi 的 PV。

注: 如果删除一个正在被使用的PVC，那么此PVC不会立即被删除，而是推迟到该 PVC 不在被任何容器组使用时才移除；同样的如果管理员删除了一个已经绑定到 PVC 的PV，则该 PV 也不会立刻被移除掉，而是推迟到其绑定的 PVC 被删除后才移除掉。

PV的回收策略

当用户不再需要其数据卷时，可以删除掉其PVC，此时其对应的PV将被集群回收并再利用。k8s集群根据PV中的reclaim policy（回收策略）决定在PV被回收时做对应的处理。当前支持的回收策略有：Retained（保留）、Recycled（重复利用）、Deleted（删除）

Recycle

此回收策略将在PV回收时，执行一个基本的清除操作（rm -rf /thevolume/*），并使其再次被新的PVC绑定。

Retain

此回收策略最为保险，需要集群管理员手动回收该资源，当绑定的PVC被删除后，PV仍然存在，并被认为是“已释放”。但是此时该PV仍然不能被其他PVC绑定，因为前一个绑定的PVC对应的容器组数据还在其中。

若要回收，可以通过以下步骤来回收；

  • 删除该PV，PV删除后，其数据仍然存在于对应的外部存储介质中（nfs、cefpfs、GFS等）。
  • 手工删除对应存储介质上的数据。
  • 手工删除对应的存储介质，也可以创建一个新的PV并再次使用该存储介质。

Delete

此策略将从k8s集群中移除PV以及其关联的外部存储介质（云环境中的 AWA EBS、GCE PD、Azure Disk 或 Cinder volume）。

注: 动态提供的 PV 将从其对应的 StorageClass 继承回收策略的属性。

PV的状态