持久卷(PV)与持久卷声明(PVC)

持久卷(Persistent Volume)：删除 Pod 后，卷不会被删除
- 本地存储
  - hostPath - 节点主机上的目录或文件 (仅供单节点测试使用；多节点集群请用 local 卷代替)
  - local - 节点上挂载的本地存储设备(不支持动态创建卷)
- 网络存储
  - NFS - 网络文件系统 (NFS)
- 分布式存储
  - Ceph(cephfs 文件存储、rbd 块存储)

持久卷(PV)和持久卷声明(PVC)

持久卷（PersistentVolume，PV） 是集群中的一块存储。可以理解为一块虚拟硬盘。持久卷可以由管理员事先创建，或者使用存储类（Storage Class）根据用户请求来动态创建。持久卷属于集群的公共资源，并不属于某个 namespace;

持久卷声明（PersistentVolumeClaim，PVC） 表达的是用户对存储的请求。 PVC 声明好比申请单，它更贴近云服务的使用场景，使用资源先申请，便于统计和计费。 Pod 将 PVC 声明当做存储卷来使用，PVC 可以请求指定容量的存储空间和访问模式。PVC 对象是带有 namespace 的。

创建持久卷（PV）

创建持久卷(PV)是服务端的行为，通常集群管理员会提前创建一些常用规格的持久卷以备使用。 hostPath 仅供单节点测试使用，当 Pod 被重新创建时，可能会被调度到与原先不同的节点上，导致新的 Pod 没有数据。多节点集群使用本地存储，可以使用 local 卷创建 local 类型的持久卷，需要先创建存储类(StorageClass)。

本地存储类示例

# 创建本地存储类
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: Immediate

local 卷不支持动态创建，必须手动创建持久卷(PV)。创建 local 类型的持久卷，必须设置 nodeAffinity(节点亲和性)。调度器使用 nodeAffinity 信息来将使用 local 卷的 Pod 调度到持久卷所在的节点上，不会出现 Pod 被调度到别的节点上的情况。

注意：local卷也存在自身的问题，当Pod所在节点上的存储出现故障或者整个节点不可用时，Pod和卷都会失效，仍然会丢失数据，因此最安全的做法还是将数据存储到集群之外的存储或云存储上。

创建 PV

PV 示例/local 卷示例

# 创建本地存储类
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: Immediate
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: local-pv-1
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage #通过指定存储类来设置卷的类型
  local:
    path: /mnt/disks/ssd1
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: kubernetes.io/hostname
              operator: In
              values:
                # - k8s-worker1
                - k3d-demo-agent-1

进入 worker 节点创建文件夹

$ mkdir -p /mnt/disks/ssd1

进入主节点

$ kubectl apply -f local-storage-pv.yml
storageclass.storage.k8s.io/local-storage created
persistentvolume/local-pv-1 created

可以看到创建了一个 local 存储类和 pv 持久卷

查看持久卷

# 获取到信息，目前 声明CLAIM 为空
$ kubectl get pv
NAME         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS    REASON   AGE
local-pv-1   1Gi        RWO            Delete           Available           local-storage            83s

创建持久卷声明(PVC)

持久卷声明(PVC)是用户端的行为,用户在创建 Pod 时，无法知道集群中 PV 的状态(名称、容量、是否可用等)，用户也无需关心这些内容，只需要在声明中提出申请，集群会自动匹配符合需求的持久卷(PV)。 Pod 使用持久卷声明(PVC)作为存储卷。

PVC 示例

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: local-pv-claim
spec:
  storageClassName: local-storage # 与PV中的storageClassName一致
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

# 创建了 pv claim对象
$ kubectl apply -f pvc.yaml
persistentvolumeclaim/local-pv-claim created
# local-pv-1 与前面声明一致
$ kubectl get pvc
NAME             STATUS   VOLUME       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS    AGE
local-pv-claim   Bound    local-pv-1   1Gi        RWO            local-storage   62s
# 可以看到绑定状态和类型都有了
$ kubectl get pv
NAME         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                    STORAGECLASS    REASON   AGE
local-pv-1   1Gi        RWO            Delete           Bound    default/local-pv-claim   local-storage            7m41s

使用 PVC 作为卷

Pod 的配置文件指定了 PersistentVolumeClaim，但没有指定 PersistentVolume。对 Pod 而言，PersistentVolumeClaim 就是一个存储卷。 PVC 卷示例

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-password
type: Opaque
data:
  # 加密后的密码
  PASSWORD: MTIzNDU2Cg==
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod
  labels:
    app: mysql
spec:
  containers:
    - name: mysql
      image: mysql:5.7
      env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-password
              key: PASSWORD
              optional: false # 表示不使用默认值
      volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/mysql
          name: data-volume
        - mountPath: /etc/mysql/conf.d
          name: conf-volume
          readOnly: true
  volumes:
    - name: conf-volume
      configMap:
        name: mysql-config
    - name: data-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: local-pv-claim
      # hostPath:
      #   # directory location on host
      #   path: /src/mysqldata
      #   # this field is optional
      #   type: DirectoryOrCreate

---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mysql-config
data:
  mysql.cnf: |
    [mysqld]
    character-set-server=utf8mb4
    collation-server=utf8mb4_general_ci
    init-connect='SET NAMES utf8mb4'

    [client]
    default-character-set=utf8mb4

    [mysql]
    default-character-set=utf8mb4

绑定

创建持久卷声明(PVC)之后，集群会查找满足要求的持久卷(PV)，将 PVC 绑定到该 PV 上。 PVC 与 PV 之间的绑定是一对一的映射关系，绑定具有排他性，一旦绑定关系建立，该 PV 无法被其他 PVC 使用。 PVC 可能会匹配到比声明容量大的持久卷，但是不会匹配比声明容量小的持久卷。例如，即使集群上存在多个 50 G 大小的 PV ，他们加起来的容量大于 100G，也无法匹配 100 G 大小的 PVC。找不到满足要求的 PV ，PVC 会无限期地处于未绑定状态(Pending) , 直到出现了满足要求的 PV 时，PVC 才会被绑定。

访问模式

ReadWriteOnce
- 卷可以被一个节点以读写方式挂载，并允许同一节点上的多个 Pod 访问。
ReadOnlyMany
- 卷可以被多个节点以只读方式挂载。
ReadWriteMany
- 卷可以被多个节点以读写方式挂载。
ReadWriteOncePod
- 卷可以被单个 Pod 以读写方式挂载。集群中只有一个 Pod 可以读取或写入该 PVC。
- 只支持 CSI 卷以及需要 Kubernetes 1.22 以上版本。

卷的状态

Available（可用）-- 卷是一个空闲资源，尚未绑定到任何；
Bound（已绑定）-- 该卷已经绑定到某个持久卷声明上；
Released（已释放）-- 所绑定的声明已被删除，但是资源尚未被集群回收；
Failed（失败）-- 卷的自动回收操作失败。

**删除 pod 后，pod 中的持久卷声明和持久卷都不会被删除，需手动清除

# 删除pod
$ kubectl delete pod mysql-pod
pod "mysql-pod" deleted
# pvc和pv还在
$ kubectl get pvc
NAME             STATUS   VOLUME       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS    AGE
local-pv-claim   Bound    local-pv-1   1Gi        RWO            local-storage   19m
# pv RECLAIM POLICY状态变为 Delete
$ kubectl get pv
NAME         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                    STORAGECLASS    REASON   AGE
local-pv-1   1Gi        RWO            Delete           Bound    default/local-pv-claim   local-storage            23m
# 删除pvc
$ kubectl delete pvc local-pv-claim
persistentvolumeclaim "local-pv-claim" deleted
$ kubectl get pvc
No resources found in default namespace.
$ pv状态failed
$ kubectl get pv
NAME         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                    STORAGECLASS    REASON   AGE
local-pv-1   1Gi        RWO            Delete           Failed   default/local-pv-claim   local-storage            24m
# 删除pv
$  kubectl delete pv local-pv-1
persistentvolume "local-pv-1" deleted
$ kubectl get pv
No resources found

卷模式

卷模式(volumeMode)是一个可选参数。针对 PV 持久卷，Kubernetes 支持两种卷模式（volumeModes）： ● Filesystem（文件系统）默认的卷模式。 ● Block（块）将卷作为原始块设备来使用。

参考文档： https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/volumes/ https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/persistent-volumes/ https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-persistent-volume-storage/

持久卷(PV)与持久卷声明(PVC)

持久卷(PV)与持久卷声明(PVC)

持久卷(PV)和持久卷声明(PVC)

创建持久卷（PV）

创建持久卷声明(PVC)

使用 PVC 作为卷

绑定

访问模式

卷的状态

卷模式

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