Kubernetes 持久化存储之 StorageClass

发布于 2022-5-1 21:47
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作者 阳明
来源 | k8s技术圈(ID:kube100)

前面的课程中我们学习了 PV 和 PVC 的使用方法,但是前面的 PV 都是静态的,什么意思?就是我要使用的一个 PVC 的话就必须手动去创建一个 PV,我们也说过这种方式在很大程度上并不能满足我们的需求,比如我们有一个应用需要对存储的并发度要求比较高,而另外一个应用对读写速度又要求比较高,特别是对于 StatefulSet 类型的应用简单的来使用静态的 PV 就很不合适了,这种情况下我们就需要用到动态 PV,也就是我们今天要讲解的 StorageClass。

创建

要使用 StorageClass,我们就得安装对应的自动配置程序,比如我们这里存储后端使用的是 nfs,那么我们就需要使用到一个 nfs-client 的自动配置程序,我们也叫它 Provisioner,这个程序使用我们已经配置好的 nfs 服务器,来自动创建持久卷,也就是自动帮我们创建 PV。

  • 自动创建的 PV 以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName}这样的命名格式创建在 NFS 服务器上的共享数据目录中

而当这个 PV 被回收后会以 archieved-${namespace}-${pvcName}-${pvName}这样的命名格式存在 NFS 服务器上。

当然在部署 nfs-client之前,我们需要先成功安装上 nfs 服务器,前面的课程中我们已经过了,服务地址是10.151.30.57,共享数据目录是/data/k8s/,然后接下来我们部署 nfs-client 即可。

第一步:配置 Deployment,将里面的对应的参数替换成我们自己的 nfs 配置(nfs-client.yaml)

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第二步:将环境变量 NFSSERVER 和 NFSPATH 替换,当然也包括下面的 nfs 配置,我们可以看到我们这里使用了一个名为 nfs-client-provisioner 的 serviceAccount,所以我们也需要创建一个 sa,然后绑定上对应的权限:(nfs-client-sa.yaml)

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我们这里新建的一个名为 nfs-client-provisioner 的 ServiceAccount,然后绑定了一个名为 nfs-client-provisioner-runner 的 ClusterRole,而该 ClusterRole声明了一些权限,其中就包括对 persistentvolumes的增、删、改、查等权限,所以我们可以利用该 ServiceAccount来自动创建 PV。

第三步:nfs-client 的 Deployment 声明完成后,我们就可以来创建一个 StorageClass对象了:(nfs-client-class.yaml)

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
 name: course-nfs-storage
provisioner: fuseim.pri/ifs # or choose another name, must match deployment's env PROVISIONER_NAME'

我们声明了一个名为 course-nfs-storage 的 StorageClass对象,注意下面的 provisioner对应的值一定要和上面的 Deployment下面的 PROVISIONER_NAME 这个环境变量的值一样。

现在我们来创建这些资源对象吧:

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创建完成后查看下资源状态:

$ kubectl get pods
NAME                                             READY     STATUS             RESTARTS   AGE
...
nfs-client-provisioner-7648b664bc-7f9pk          1/1       Running            0          7h
...
$ kubectl get storageclass
NAME                 PROVISIONER      AGE
course-nfs-storage   fuseim.pri/ifs   11s

新建

上面把 StorageClass资源对象创建成功了,接下来我们来通过一个示例测试下动态 PV,首先创建一个 PVC 对象:(test-pvc.yaml)

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我们这里声明了一个 PVC 对象,采用 ReadWriteMany 的访问模式,请求 1Mi 的空间,但是我们可以看到上面的 PVC 文件我们没有标识出任何和 StorageClass 相关联的信息,那么如果我们现在直接创建这个 PVC 对象能够自动绑定上合适的 PV 对象吗?显然是不能的(前提是没有合适的 PV),我们这里有两种方法可以来利用上面我们创建的 StorageClass 对象来自动帮我们创建一个合适的 PV:

第一种方法:在这个 PVC 对象中添加一个声明 StorageClass 对象的标识,这里我们可以利用一个 annotations 属性来标识,如下

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第二种方法:我们可以设置这个 course-nfs-storage 的 StorageClass 为 Kubernetes 的默认存储后端,我们可以用 kubectl patch 命令来更新:

$ kubectl patch storageclass course-nfs-storage -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'

上面这两种方法都是可以的,当然为了不影响系统的默认行为,我们这里还是采用第一种方法,直接创建即可:

$ kubectl create -f test-pvc.yaml
persistentvolumeclaim "test-pvc" created
$ kubectl get pvc
NAME         STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
...
test-pvc     Bound     pvc-73b5ffd2-8b4b-11e8-b585-525400db4df7   1Mi        RWX            course-nfs-storage    2m
...

我们可以看到一个名为 test-pvc 的 PVC 对象创建成功了,状态已经是 Bound 了,是不是也产生了一个对应的 VOLUME 对象,最重要的一栏是 STORAGECLASS,现在是不是也有值了,就是我们刚刚创建的 StorageClass 对象 course-nfs-storage。

然后查看下 PV 对象呢:

$ kubectl get pv
NAME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                STORAGECLASS          REASON    AGE
...
pvc-73b5ffd2-8b4b-11e8-b585-525400db4df7   1Mi        RWX            Delete           Bound       default/test-pvc     course-nfs-storage              8m
..

可以看到是不是自动生成了一个关联的 PV 对象,访问模式是 RWX,回收策略是 Delete,这个 PV 对象并不是我们手动创建的吧,这是通过我们上面的 StorageClass 对象自动创建的。这就是 StorageClass 的创建方法。

测试

接下来我们还是用一个简单的示例来测试下我们上面用 StorageClass 方式声明的 PVC 对象吧:(test-pod.yaml)

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上面这个 Pod 非常简单,就是用一个 busybox 容器,在 /mnt 目录下面新建一个 SUCCESS 的文件,然后把 /mnt 目录挂载到上面我们新建的 test-pvc 这个资源对象上面了,要验证很简单,只需要去查看下我们 nfs 服务器上面的共享数据目录下面是否有 SUCCESS 这个文件即可:

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然后我们可以在 nfs 服务器的共享数据目录下面查看下数据:

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我们可以看到下面有名字很长的文件夹,这个文件夹的命名方式是不是和我们上面的规则:${namespace}-${pvcName}-${pvName}是一样的,再看下这个文件夹下面是否有其他文件:

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我们看到下面有一个 SUCCESS 的文件,是不是就证明我们上面的验证是成功的啊。

另外我们可以看到我们这里是手动创建的一个 PVC 对象,在实际工作中,使用 StorageClass 更多的是 StatefulSet 类型的服务,StatefulSet 类型的服务我们也可以通过一个 volumeClaimTemplates 属性来直接使用 StorageClass,如下:(test-statefulset-nfs.yaml)

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实际上 volumeClaimTemplates 下面就是一个 PVC 对象的模板,就类似于我们这里 StatefulSet 下面的 template,实际上就是一个 Pod 的模板,我们不单独创建成 PVC 对象,而用这种模板就可以动态的去创建了对象了,这种方式在 StatefulSet 类型的服务下面使用得非常多。

直接创建上面的对象:

$ kubectl create -f test-statefulset-nfs.yaml
statefulset.apps "nfs-web" created
$ kubectl get pods
NAME                                             READY     STATUS              RESTARTS   AGE
...
nfs-web-0                                        1/1       Running             0          1m
nfs-web-1                                        1/1       Running             0          1m
nfs-web-2                                        1/1       Running             0          33s
...

创建完成后可以看到上面的3个 Pod 已经运行成功,然后查看下 PVC 对象:

$ kubectl get pvc
NAME            STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
...
www-nfs-web-0   Bound     pvc-cc36b3ce-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            course-nfs-storage    2m
www-nfs-web-1   Bound     pvc-d38285f9-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            course-nfs-storage    2m
www-nfs-web-2   Bound     pvc-e348250b-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            course-nfs-storage    1m
...

我们可以看到是不是也生成了3个 PVC 对象,名称由模板名称 name 加上 Pod 的名称组合而成,这3个 PVC 对象也都是 绑定状态了,很显然我们查看 PV 也可以看到对应的3个 PV 对象:

$ kubectl get pv
NAME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                   STORAGECLASS          REASON    AGE
...                                                        1d
pvc-cc36b3ce-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            Delete           Bound       default/www-nfs-web-0   course-nfs-storage              4m
pvc-d38285f9-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            Delete           Bound       default/www-nfs-web-1   course-nfs-storage              4m
pvc-e348250b-8b50-11e8-b585-525400db4df7   1Gi        RWO            Delete           Bound       default/www-nfs-web-2   course-nfs-storage              4m
...

查看 nfs 服务器上面的共享数据目录:

$ ls /data/k8s/
...
default-www-nfs-web-0-pvc-cc36b3ce-8b50-11e8-b585-525400db4df7
default-www-nfs-web-1-pvc-d38285f9-8b50-11e8-b585-525400db4df7
default-www-nfs-web-2-pvc-e348250b-8b50-11e8-b585-525400db4df7
...

是不是也有对应的3个数据目录,这就是我们的 StorageClass 的使用方法,对于 StorageClass 多用于 StatefulSet 类型的服务,在后面的课程中我们还学不断的接触到。

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