云原生Kubernetes：K8S存储卷-CFANZ编程社区

一、理论

1.存储卷

2.emptyDir 存储卷

3.hostPath卷

2.shoumount -e未显示共享目录

3.静态创建pv 报错

4.使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner报错

一、理论

1.存储卷

（1）概念

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一容器以干净的状态(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。

（2）分类

本地：例如hostPath、emptyDir；
网络：例如NFS、Ceph、GlusterFS；
公有云：例如AWS EBS；
k8s资源：例如configmap、secret。

2.emptyDir 存储卷

（1）作用

emptyDir存储卷当Pod被分配给节点时,首先创建emptyDir卷,并且只要该Pod在该节点上运行,该卷就会存在。正如卷的名字所述,它最初是空的。Pod中的容器可以读取和写入emptyDir卷中的相同文件,尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除Pod时, emptyDir中的数据将被永久删除。

（2）示例

[root@master demo]# mkdir /opt/volumes
[root@master demo]# cd /opt/volumes/
[root@master volumes]# vim pod-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-emptydir
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    #定义容器挂载的内容
    volumeMounts:
    #使用的存储卷名称，如果跟下面的volume字段name值相同，则表示使用volume的这个卷
    - name: html
      #挂载到容器的哪个目录
      mountPath: /usr/share/nginx/html/
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - name: html
      #在容器内定义挂载存储名称和挂载路径
      mountPath: /data/
    command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 5;done']
  #定义存储卷
  volumes:
  #定义存储卷的名称
  - name: html
    #定义存储卷的类型
    emptyDir: {}

[root@master volumes]# kubectl  apply -f pod-emptydir.yaml

[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide 
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-emptydir   2/2     Running   0          3s    10.244.1.146   node01   <none>           <none>

#在上面定义了两个容器，其中一个容器输入日期到index.html中，然后验证范围nginx的htmnl是否可以获取日期
#同时，在进入两个容器里，查看挂载数据卷的目录的数据，以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享

[root@master volumes]# curl  10.244.1.146
wed Sep 20 06:07:26 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:31 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:36 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:41 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:46 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:51 UTC 2023

[root@master volumes]# kubectl  exec  -it  pod-emptydir -c busybox sh
/ # cat /data/index.html 
wed Sep 20 06:07:26 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:31 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:36 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:41 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:46 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:51 UTC 2023

[root@master volumes]# kubectl  exec  -it  pod-emptydir -c myapp sh
/ # cat /usr/share/nginx/html/index.html 
Wed Sep 20 06:07:26 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:31 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:36 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:41 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:46 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:51 UTC 2023
Wed Sep 20 06:07:56 UTC 2023
Wed Sep 20 06:08:01 UTC 2023
Wed Sep 20 06:08:06 UTC 2023
Wed Sep 20 06:08:11 UTC 2023

3.hostPath卷

（1）作用

hostPath卷将node节点的文件系统中的文件或者目录挂载到集群中。

hostPath可以实现持久存储，但是在node节点故障时，也会导致数据的丢失。

（2）示例

#在node01节点上创建挂载目录
[root@node01 ~]#  mkdir -p /data/pod/volume1
[root@node01 ~]#  echo 'node01.myweb.com' > /data/pod/volume1/index.html

#在node02 节点上创建挂载目录
[root@node02 ~]#  mkdir -p /data/pod/volume1
[root@node02 ~]#  echo 'node02.myweb.com' > /data/pod/volume1/index.html

[root@master volumes]# vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hostpath
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    #定义容器你挂载内容
    volumeMounts:
    #使用的存储卷名称,如果跟下面volume字段name值相同,则表示使用volume的这个存储卷
    - name: html
      #挂载值容器中哪个目录
      mountPath: /usr/share/nginx/html
      readOnly: false
  #volumes字段定义了paues容器关联的宿主机或分布式文件系统存储卷    
  volumes:
   #存储卷名称
    - name: html
      #路径，为宿主机存储路径
      hostPath:
        #在宿主机上目录的路径
        path: /data/pod/volume1
        #定义类型，这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建
        type: DirectoryOrCreate

[root@master volumes]# kubectl apply -f pod-hostpath.yaml 

[root@master volumes]# kubectl  get pods -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hostpath   1/1     Running   0          14m   10.244.2.112   node02   <none>           <none>
#访问测试
[root@master volumes]# curl 10.244.2.112
node02.myweb.com


#删除pod后，再重建，验证是否依旧可以访问原来的内容
[root@master volumes]# kubectl delete -f pod-hostpath.yaml 
pod "pod-hostpath" deleted
[root@master volumes]# kubectl apply -f pod-hostpath.yaml 
pod/pod-hostpath created
[root@master volumes]# kubectl  get pods -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hostpath   1/1     Running   0          6s    10.244.1.147   node01   <none>           <none>
[root@master volumes]# curl 10.244.1.147
node01.myweb.com

4.NFS共享存储

（1）安装配置nfs服务

#在stor01(192.168.204.177)节点上安装nfs，并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
echo 'this is david' >> /data/volumes/index.html
chmod 777 /data/volumes/

yum -y install nfs-utils rpcbind

#给204网段用户赋予读写权限、同步内容、不压缩共享对象root用户权限
vim /etc/exports
/data/volumes 192.168.204.0/24(rw,no_root_squash,sync)

systemctl  start  rpcbind nfs

#监听服务
[root@stor01 ~]# ss -antp | grep rpcbind
LISTEN     0      128          *:111                      *:*                   users:(("rpcbind",pid=37036,fd=8))
LISTEN     0      128         :::111                     :::*                   users:(("rpcbind",pid=37036,fd=11))


showmount -e 192.168.204.177
Export list for host10:
/data/volumes 192.168.204.0/24

#所有节点配置hosts映射，或者配置DNS解析
echo '192.168.204.177 stor01' >> /etc/hosts

（2）master 节点操作

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo1-nfs
  namespace: default
spec:
  #指定pod到 node01节点
  nodeName: node01
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: html
      nfs:
        path: /data/volumes
        server: stor01

[root@master volumes]# kubectl apply -f pod-nfs-vo1.yaml 
pod/pod-vo1-nfs created
[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-vo1-nfs   1/1     Running   0          8s    10.244.1.148   node01   <none>           <none>
#访问cluster ip 
[root@master volumes]# curl 10.244.1.148
this is david

[root@master volumes]# kubectl delete pod pod-vo1-nfs 
pod "pod-vo1-nfs" deleted

[root@master volumes]# vim pod-nfs-vo1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo1-nfs
  namespace: default
spec:
  #指定pod在node02节点
  nodeName: node02
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: html
      nfs:
        path: /data/volumes
        server: stor01

[root@master volumes]# kubectl apply -f pod-nfs-vo1.yaml 
pod/pod-vo1-nfs created
[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-vo1-nfs   1/1     Running   0          3s    10.244.2.114   node02   <none>           <none>
#访问测试
[root@master volumes]# curl  10.244.2.114
this is david

5.PVC 和 PV

（1）概念

PV 全称叫做 Persistent Volume，持久化存储卷。它是用来描述或者说用来定义一个存储卷的，这个通常都是由运维工程师来定义。

PVC 的全称是 Persistent Volume Claim，是持久化存储的请求。它是用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储。

PVC 的使用逻辑：在 Pod 中定义一个存储卷（该存储卷类型为 PVC），定义的时候直接指定大小，PVC 必须与对应的 PV 建立关系，PVC 会根据配置的定义去 PV 申请，而 PV 是由存储空间创建出来的。PV 和 PVC 是 Kubernetes 抽象出来的一种存储资源。

一个PV可以个一个或多个POD使用，PV是k8s集群里专用的存储资源，是逻辑划分存储设备空间的资源对象。存储资源要提供存储空间给存储资源使用，不能凭空出现
真正提供存储空间的是存储设备，如硬盘挂载的目录，nfs共享的目录，ceph分布式存储等
我们作为K8S集群管理员，可以在K8S集群中创建PV，再从存储设备划分存储空间给PV
然后我的POD想引用哪个PV，得先定义一个PVC，用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储，比如多大存储空间，是专用，是一对一，还是一对多
POD会根据PVC去找符合条件的PV进行绑定，最后给POD挂载使用

（2） StorageClass

上面介绍的PV和PVC模式是需要运维人员先创建好PV，然后开发人员定义好PVC进行一对一的Bond，但是如果PVC请求成千上万，那么就需要创建成千上万的PV，对于运维人员来说维护成本很高，Kubernetes提供一种自动创建PV的机制，叫StorageClass，它的作用就是创建PV的模板。

创建 StorageClass 需要定义 PV 的属性，比如存储类型、大小等；另外创建这种 PV 需要用到的存储插件，比如 Ceph 等。有了这两部分信息，Kubernetes 就能够根据用户提交的 PVC，找到对应的 StorageClass，然后 Kubernetes 就会调用 StorageClass 声明的存储插件，自动创建需要的 PV 并进行绑定。

（3）动态创建PV

使用StorageClass 引用某一存储设备的存储卷插件，通过调用存储卷插件去到存储设备中动态创建符合PVC需求的存储资源，然后PV和PVC进行绑定，这样Pod就可以使用PV的存储空间

PV是集群中的资源。 PVC是对这些资源的请求，也是对资源的索引检查。

（4）PV和PVC之间的相互作用遵循的生命周期

PV和PVC之间的相互作用遵循这个生命周期：
Provisioning（配置）—> Binding（绑定）—> Using（使用）—> Releasing（释放） —> Recycling（回收）

●Provisioning，即 PV 的创建，可以直接创建 PV（静态方式），也可以使用 StorageClass 动态创建
●Binding，将 PV 分配给 PVC
●Using，Pod 通过 PVC 使用该 Volume，并可以通过准入控制StorageProtection（1.9及以前版本为PVCProtection） 阻止删除正在使用的 PVC
●Releasing，Pod 释放 Volume 并删除 PVC
●Reclaiming，回收 PV，可以保留 PV 以便下次使用，也可以直接从云存储中删除

PV 的状态

根据这 5 个阶段，PV 的状态有以下 4 种：

●Available（可用）：表示可用状态，还未被任何 PVC 绑定
●Bound（已绑定）：表示 PV 已经绑定到 PVC
●Released（已释放）：表示 PVC 被删掉，但是资源尚未被集群回收
●Failed（失败）：表示该 PV 的自动回收失败

一个PV从创建到销毁的具体流程

1、一个PV创建完后状态会变成Available，等待被PVC绑定。

2、一旦被PVC邦定，PV的状态会变成Bound，就可以被定义了相应PVC的Pod使用。

3、Pod使用完后会释放PV，PV的状态变成Released。

4、变成Released的PV会根据定义的回收策略做相应的回收工作。有三种回收策略，Retain、Delete和Recycle。Retain就是保留现场，K8S集群什么也不做，等待用户手动去处理PV里的数据，处理完后，再手动删除PV。Delete策略，K8S会自动删除该PV及里面的数据。Recycle方式，K8S会将PV里的数据删除，然后把PV的状态变成Available，又可以被新的PVC绑定使用。

（5）静态创建pv和pvc资源由pod运用过程

如图所示我们将选择一台k8s集群之外的服务器作为NFS共享存储服务器，并且按照图中的规格

创建pv，再由k8s集群创建pv资源和pvc资源，最后将其挂载在pod上进行使用

（6） K8S支持的存储卷的访问模式

其中 × 表示支持，- 表示不支持

（7）使用explain 查看pv的定义方式

查看pv的定义方式：

kubectl  explain pv  #查看pv的定义方式

FIELDS:
  apiVersion
  kind
  metadata
  spec

查看pv定义的规格：

[root@master ~]# kubectl  explain pv.spec
spec:
  nfs (定义存储类型)
    path (定义挂载卷路径)
    server (定义服务器名称)
  accessModes (定义访问模型,有以下三种访问模型,以列表的方式存在,也就是说可以定义多个访问模式)
    ReadwriteOnce (RWO) 单节点读写
    ReadonlyMany (ROX) 多节点只读
    ReadwriteMany (RWX) 多节点读写
  capacity (定义PV空间的大小)
    storage (指定大小)

其中，访问模式有：

ReadWriteOnce
卷可以被一个节点以读写方式挂载。 ReadWriteOnce 访问模式也允许运行在同一节点上的多个 Pod 访问卷。
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。

（8）使用explain 查看pvc的定义方式

查看pvc的定义方式：

kubectl  explain  pvc  #查看pvc的定义方式
KIND:  PersistentVolumeClaim
VERSION:  v1
FIELDS:
    apiVersion: <string>
    kind <string>
    metadata <Object>
    spec <Object>

查看pvc的规格：

kubectl  explain pvc.spec  #查看pvc的规格

spec:
	accessModes (定义访问模式,必须是pv的访问模式的子集)
	resources (定义申请资源的大小)
	  requests:  
	  storage:

6.静态创建PV

（1）在NFS主机上创建共享目录，并且进行exportfs发布

[root@nfs ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
[root@nfs ~]# mkdir -p /data/volumes/v{1..5}
[root@nfs ~]# ls -R /data/
[root@nfs ~]# chmod  -R 777 /data/*

#配置nfs共享的目录
[root@nfs ~]# for i in {1..5}
do 
echo "/data/volumes/v$i 192.168.204.0/24(rw,no_root_squash,sync)" >> /etc/exports
done 


#写入网页内容
[root@nfs ~]# for i in {1..5}
do
echo "this is pv00$i" > /data/volumes/v$i/index.html
done



[root@nfs ~]# systemctl  start rpcbind
[root@nfs ~]# systemctl start nfs
[root@nfs ~]# exportfs  -arv
[root@nfs ~]# showmount  -e

//其他两个node节点能不能看到
showmount -e 192.168.204.177

（2）定义pv

定义5个 pv，并且定义挂载的路径及访问模式，pv划分大小

[root@master ~]# vim pv-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv001
  labels:
    name: pv001
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v1
    server: stor01
  accessModes: 
    - ReadWriteMany
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv002
  labels:
    name: pv002
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v2
    server: stor01
  accessModes: 
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv003
  labels:
    name: pv003
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v3
    server: stor01
  accessModes: 
    - ReadWriteMany
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv004
  labels:
    name: pv004
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v4
    server: stor01
  accessModes: 
    - ReadWriteMany
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv005
  labels:
    name: pv005
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v5
    server: stor01
  accessModes: 
    - ReadWriteMany
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 5Gi

[root@master ~]# kubectl  apply  -f pv-demo.yaml 
[root@master ~]# kubectl  get pv

（3）定义pvc

情况1

pvc请求的访问模式accessMode 及 storage大小(capacity 栏）都完全符合

[root@master ~]# vim pod-vol-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mypvc
  namespace: default
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo1-pvc
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: html
    persistentVolumeClaim:
       claimName: mypvc

[root@master ~]# kubectl  apply -f  pod-vol-pvc.yaml 
persistentvolumeclaim/mypvc created
pod/pod-vo1-pvc created
[root@master ~]# kubectl  get pods,pv -o wide

[root@master ~]# curl 10.244.1.151
this is pv003

情况2

在访问模式符合的情况下，大小不符合，则会再所以大于请求大小的pv中，选择大小最接近的

[root@master ~]# vim   pod-vol-pvc.yaml 

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mypvc-test02
  namespace: default
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo2-pvc
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: html
    persistentVolumeClaim:
       claimName: mypvc-test02

[root@master ~]# kubectl  apply  -f  pod-vol-pvc.yaml 
persistentvolumeclaim/mypvc-test02 created
pod/pod-vo2-pvc created
[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide
[root@master ~]# curl 10.244.2.117
this is pv004

情况3

在访问模式不符合，或者大小没有满足的（都效于），则pod和pvc都处于pending状态

[root@master ~]# vim   pod-vol-pvc.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mypvc-test03
  namespace: default
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 7Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo3-pvc
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: html
    persistentVolumeClaim:
       claimName: mypvc-test03

[root@master ~]# kubectl  apply  -f  pod-vol-pvc.yaml 
persistentvolumeclaim/mypvc-test03 created
pod/pod-vo3-pvc created
[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide

[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide

[root@master ~]# kubectl  describe  pod pod-vo3-pvc

情况4

使用多主机读写 RWX (ReadWriteMany) 模式，将新创建的pod 加入到已有的pvc 中

[root@master ~]# vim pod-vol-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vo4-pvc
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: html
    persistentVolumeClaim:
       claimName: mypvc-test02

[root@master ~]# kubectl  apply  -f  pod-vol-pvc.yaml 
pod/pod-vo4-pvc created
[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide
[root@master ~]# curl  10.244.1.152
this is pv004

（4）删除pvc绑定

[root@master ~]# kubectl  describe  persistentvolumeclaims mypvc-test02
....
Mounted By:    pod-vo2-pvc
               pod-vo4-pvc

.....

#先删除使用这个pvc的所有pod
[root@master ~]# kubectl delete  pod pod-vo{2,4}-pvc
pod "pod-vo2-pvc" deleted
pod "pod-vo4-pvc" deleted


#再删除pvc
[root@master ~]# kubectl delete  persistentvolumeclaims mypvc-test02
persistentvolumeclaim "mypvc-test02" deleted


#查看发现pvc确实被删除了，但是，相应的pv处于Released状态，此时pv无法被新pvc绑定
[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
persistentvolume/pv004   4Gi        RWO,RWX        Retain           Released    default/mypvc-test02                           73m   Filesystem

使用 edit 在线对pv 资源进行编辑，删除claiRef段落。保存后，通过命令查看，其状态就自动变为了Available，PV即可重新使用

[root@master ~]# kubectl  edit  persistentvolume pv004
...
 #删除
  claimRef:
    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    name: mypvc-test02
    namespace: default
    resourceVersion: "242922"
    uid: 95ef0c00-754e-4a8e-81c3-f8ee4d5f9824
.....

[root@master ~]# kubectl  get pods,pv,pvc  -o wide

NAME                     CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM           STORAGECLASS   REASON   AGE   VOLUMEMODE

persistentvolume/pv004   4Gi        RWO,RWX        Retain           Available                                           81m   Filesystem

7.动态创建PV

（1）StorageClass + nfs-client-provisioner

StorageClass + nfs-client-provisioner的理解
上面介绍的PV和PVC模式是需要运维人员先创建好PV，然后开发人员定义好PVC进行一对一的Bond，但是如果PVC请求成千上万，那么就需要创建成千上万的PV，对于运维人员来说维护成本很高，Kubernetes提供一种自动创建PV的机制，叫StorageClass，它的作用就是创建PV的模板。

卷插件称为 Provisioner（存储分配器），NFS 使用的是 nfs-client，这个外部卷插件会使用已经配置好的 NFS 服务器自动创建 PV。
Provisioner：用于指定 Volume 插件的类型，包括内置插件（如 kubernetes.io/aws-ebs）和外部插件（如 external-storage 提供的 ceph.com/cepfs）。

（2）在NFS服务器配置nfs服务

//nfs服务器
mkdir /opt/k8s
chmod 777 /opt/k8s/
vim /etc/exports
/opt/k8s 192.168.204.0/24(rw,sync,no_root_squash)

[root@nfs ~]# systemctl  restart rpcbind
[root@nfs ~]# systemctl restart nfs
[root@nfs ~]# exportfs  -arv
[root@nfs ~]# showmount  -e

（3）创建 Service Account，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限和动态规则

//master节点
cd pv/
mkdir sc
cd sc/

（4）创建 Service Account，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限，设置 nfs-client 对 PV，PVC，StorageClass 等的规则

vim nfs-client-rbac.yaml
#创建 Service Account 账户，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
---
#创建集群角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-clusterrole
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumes"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumeclaims"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
  - apiGroups: ["storage.k8s.io"]
    resources: ["storageclasses"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["events"]
    verbs: ["list", "watch", "create", "update", "patch"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["endpoints"]
    verbs: ["create", "delete", "get", "list", "watch", "patch", "update"]
---
#集群角色绑定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-clusterrolebinding
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: nfs-client-provisioner
  namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: nfs-client-provisioner-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

kubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml

（5）使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner

NFS Provisione(即 nfs-client)，有两个功能：一个是在 NFS 共享目录下创建挂载点(volume)，另一个则是将 PV 与 NFS 的挂载点建立关联。

由于 1.20 版本启用了 selfLink，所以 k8s 1.20+ 版本通过 nfs provisioner 动态生成pv会报错，解决方法如下：

cd /etc/kubernetes/manifests/
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    - --feature-gates=RemoveSelfLink=false       #添加这一行
    - --advertise-address=192.168.80.20
......

kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system 
kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver

创建 NFS Provisioner

vim nfs-client-provisioner.yaml
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs-client-provisioner
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-client-provisioner
    spec:
      serviceAccountName: nfs-client-provisioner   	  #指定Service Account账户
      containers:
        - name: nfs-client-provisioner
          image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - name: nfs-client-root
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME
              value: nfs-storage       #配置provisioner的Name，确保该名称与StorageClass资源中的provisioner名称保持一致
            - name: NFS_SERVER
              value: stor01           #配置绑定的nfs服务器
            - name: NFS_PATH
              value: /opt/k8s          #配置绑定的nfs服务器目录
      volumes:              #申明nfs数据卷
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            server: stor01
            path: /opt/k8s

kubectl apply -f nfs-client-provisioner.yaml 

kubectl get pod
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nfs-client-provisioner-cd6ff67-sp8qd   1/1     Running   0          14s

（6）创建 StorageClass，负责建立 PVC 并调用 NFS provisioner 进行预定的工作，并让 PV 与 PVC 建立关联

vim nfs-client-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-client-storageclass
provisioner: nfs-storage     #这里的名称要和provisioner配置文件中的环境变量PROVISIONER_NAME保持一致
parameters:
  archiveOnDelete: "false"   #false表示在删除PVC时不会对数据进行存档，即删除数据
  
  
kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml

kubectl get storageclass
NAME                      PROVISIONER   RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
nfs-client-storageclass   nfs-storage   Delete          Immediate           false                  43s

（7）创建 PVC 和 Pod 测试

vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: test-nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs-client-storageclass    #关联StorageClass对象
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-storageclass-pod
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    args:
    - "sleep 3600"
    volumeMounts:
    - name: nfs-pvc
      mountPath: /mnt
  restartPolicy: Never
  volumes:
  - name: nfs-pvc
    persistentVolumeClaim:
      claimName: test-nfs-pvc      #与PVC名称保持一致



kubectl apply -f test-pvc-pod.yaml

PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间

kubectl get pvc
NAME            STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS              AGE
test-nfs-pvc   Bound    pvc-11670f39-782d-41b8-a842-eabe1859a456   1Gi        RWX            nfs-client-storageclass   2s

查看 NFS 服务器上是否生成对应的目录，自动创建的 PV 会以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName} 的目录格式放到 NFS 服务器上

ls /opt/k8s/default-test-nfs-pvc-pvc-363a53a3-b73a-437e-a9a5-02f661c5cc53

进入 Pod 在挂载目录 /mnt 下写一个文件，然后查看 NFS 服务器上是否存在该文件

kubectl exec -it test-storageclass-pod sh
/ # cd /mnt/
/mnt # echo 'this is test file' > test.txt

发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功

cat /opt/k8s/default-test-nfs-pvc-pvc-363a53a3-b73a-437e-a9a5-02f661c5cc53/test.txt

this is test file

二、实验

1.emptyDir 存储卷

（1）示例

创建宿主机挂载目录

编写资源清单

生成资源

查看信息

在上面定义了两个容器，其中一个容器输入日期到index.html中，然后验证范围nginx的htmnl是否可以获取日期

同时，在进入两个容器里，查看挂载数据卷的目录的数据，以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享

访问cluster ip

进入pod pod-emptydie里的busybox容器查看

进入pod pod-emptydie里的myapp容器查看

删除pod后，再重建，验证是否依旧可以访问原来的内容

原来内容已不在

2.hostPath卷

（1）示例

在node01节点上创建挂载目录

在node02 节点上创建挂载目录

编写资源清单文件

生成资源并查看信息

访问测试

删除pod后，再重建，验证是否依旧可以访问原来的内容

查看信息并访问测试，内容依然存在

3.NFS共享存储

（1）安装配置nfs服务

在stor01(192.168.204.177)节点上安装nfs，并配置nfs服务

安装

配置文件

重启服务

监听服务

查看共享目录

所有节点配置hosts映射，或者配置DNS解析

（2）master 节点操作

生成资源

查看信息，已分配到node01节点

删除pod

指定pod在node02节点

生成资源并查看信息，已分配到node02节点

访问测试。说明nfs实现了数据持久化

4.静态创建PV

（1）在NFS主机上创建共享目录，并且进行exportfs发布

配置nfs共享的目录

写入网页内容

重启服务

查看

其他两个node节点能不能看到

（2）定义pv

定义5个 pv，并且定义挂载的路径及访问模式，pv划分大小

生成资源

查看

（3）定义pvc

情况1

pvc请求的访问模式accessMode 及 storage大小(capacity 栏）都完全符合

生成资源

查看信息

pvc要求pv大小为2Gi，模式为RWX（ReadWriteMany），最符合要求得是pv003,绑定后，status状态变为了Bound状态

访问测试

情况2

在访问模式符合的情况下，大小不符合，则会再所以大于请求大小的pv中，选择大小最接近的

直接修改之前的资源清单文件

生成资源

查看信息

mypvc-test02请求的是2Gi RWX，而最符合要求的pv003已经被占用，因此去找模式符合要求，存储大小大于2Gi的pv,pv004的存储大小更接近

访问测试

情况3

在访问模式不符合，或者大小没有满足的（都效于），则pod和pvc都处于pending状态

修改资源清单文件

生成资源

查看信息

当没有符合要求的pv时，模式accessMode不符合或者在模式符合的情况下没有capacity栏里没有大于等于请求大小的，则pod和pvc都会处于pending状态

详细信息，没有pvc给这个节点使用

情况4

使用多主机读写 RWX (ReadWriteMany) 模式，将新创建的pod 加入到已有的pvc 中

修改资源清单文件

生成资源

查看信息

在RWX模式下，pod-vo4-pvc这个新建的pod使用了已有的pvc和多个pod共同绑定一个pv

访问测试

（4）删除pvc绑定

查看 mypvc-test02 详细信息

查看信息

先删除使用这个pvc的所有pod

再删除pvc

查看发现pvc确实被删除了，但是，相应的pv处于Released状态，此时pv无法被新pvc绑定

使用 edit 在线对pv 资源进行编辑，删除claiRef段落。保存后，通过命令查看，其状态就自动变为了Available，PV即可重新使用

删除以下内容

查看信息

pv004变为了Available状态

5.动态创建PV

（1）在NFS服务器配置nfs服务

（2）创建 Service Account，用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限，设置 nfs-client 对 PV，PVC，StorageClass 等的规则

可以先加载镜像

查看当前sa

编写资源清单文件

再次查看sa

生成资源

再次查看sa

（3）使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner

NFS Provisione(即 nfs-client)，有两个功能：一个是在 NFS 共享目录下创建挂载点(volume)，另一个则是将 PV 与 NFS 的挂载点建立关联。

由于 1.20 版本启用了 selfLink，所以 k8s 1.20+ 版本通过 nfs provisioner 动态生成pv会报错，解决方法如下：

创建 NFS Provisioner

生成资源

（4）创建 StorageClass，负责建立 PVC 并调用 NFS provisioner 进行预定的工作，并让 PV 与 PVC 建立关联

生成资源

（5）创建 PVC 和 Pod 测试

PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间

查看 NFS 服务器上是否生成对应的目录，自动创建的 PV 会以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName} 的目录格式放到 NFS 服务器上

进入 Pod 在挂载目录 /mnt 下写一个文件，然后查看 NFS 服务器上是否存在该文件

发现 NFS 服务器上存在，说明验证成功

三、问题

1.生成pod一直pending

(1)报错

（2）原因分析

查看pod详细信息

[root@master volumes]# kubectl describe pod pod-emptydir

node节点有污点

（3）解决方法

查看污点

[root@master volumes]# kubectl describe nodes node01 | grep -i 'taints'
Taints:             check=mycheck:NoExecute
[root@master volumes]# kubectl describe nodes node02 | grep -i 'taints'
Taints:             check=mycheck:NoExecute

去除所有node节点污点

[root@master volumes]# kubectl taint nodes node01 check:NoExecute-
node/node01 untainted
[root@master volumes]# kubectl taint nodes node02 check:NoExecute-
node/node02 untainted

成功

2.shoumount -e未显示共享目录

（1）报错

（2）原因分析

配置文件关键词“squash”错误

（3）解决方法

修改配置文件

[root@stor01 ~]# vim /etc/exports

修改前：

修改后：

成功：

3.静态创建pv 报错

（1）报错

（2）原因分析

配置文件关键词”metadata“错误

修改前：

修改后：

成功：

4.使用 Deployment 来创建 NFS Provisioner报错

（1）报错

（2）原因分析

配置文件”apiVersion“错误

（3）解决方法

修改配置文件

修改前：

修改后：

仍然报错

继续修改

成功：

5.容器挂载报错

（1）报错

（2）原因分析

配置文件错误

（3）修改

修改前：

修改后：

成功：

6.镜像拉取失败

（1）报错

（2）原因分析

查看详细信息：

镜像拉取失败，配置文件错误

（3）解决方法

每个节点确保上传镜像，以防在线下载失败

修改配置文件的镜像名称

修改前：

修改后：

成功：

7.生成PVC资源报错

（1）报错

（2）原因分析

配置文件错误

（3）解决方法

修改前：

修改后：

成功：

8.Linux客户端挂载NFS共享报错

(1)报错

（2）原因分析

根据mount返回错误，初步判断为rpcbind等相关服务异常。

查询Linux客户端rpcbind服务为stop状态。

（3）解决方法

# 重载一下再启动
systemctl daemon-reload
systemctl restart rpcbind.socket
systemctl start nfs

四、总结

容器崩溃不会导致Pod被删除，因此容器崩溃期间emptyDir中的数据是安全的。

hostPath卷将node节点的文件系统中的文件或者目录挂载到集群中。

PV/PVC总结

PV是对底层网络存储的抽象，即将网络存储定义为一种存储资源，将一个整体的存储资源拆分成多份后给不同的业务使用。
PVC是对PV资源的申请调用，pod是通过PVC将数据保存至PV，PV再把数据保存至真正的硬件存储。

PV、PVC是K8S用来做存储管理的资源对象，它们让存储资源的使用变得可控，从而保障系统的稳定性、可靠性。StorageClass则是为了减少人工的工作量而去自动化创建PV的组件。所有Pod使用存储只有一个原则：先规划 → 后申请 → 再使用。

pvc绑定情况和多节点读写：

当pvc请求的 类型accessModes 和存储storage大小没有完全符合的pv时

会在 accessModes类型相同的情况下
选择storage存储 大于请求的pv，
在多个都大于时，会选择最接近的。
在 类型accessModes都没有符合的情况下，或者storage存储大小都小于请求的时候
pod和pvc会处于pnding状态
多节点读写：

在创建pod时，pod.spec.volumes.claimName 的值使用已有的pvc 名,可以是pod使用已有的pvc，从而使用pv

K8S有两种存储资源的供应模式：静态模式和动态模式，资源供应的最终目的就是将适合的PV与PVC绑定：

静态模式：管理员预先创建许多各种各样的PV，等待PVC申请使用。
动态模式：管理员无须预先创建PV，而是通过StorageClass自动完成PV的创建以及与PVC的绑定。

StorageClass就是动态模式，根据PVC的需求动态创建合适的PV资源，从而实现存储卷的按需创建。

在创建 PVC 时需要指定 StorageClass，PVC 选择到对应的StorageClass后，与其关联的 Provisioner 组件来动态创建 PV 资源。它其实就一个存储驱动，类似操作系统里的磁盘驱动。

StorageClass 资源对象的定义主要包括：

名称、Provisioner、存储的相关参数配置、回收策略。StorageClass一旦被创建，则无法修改，只能删除重新创建。

PV和PVC的生命周期，包括4个阶段：

资源供应（Provisioning）、资源绑定（Binding）、资源使用（Using）、资源回收（Reclaiming）。首先旧的有资源供应，说白了就是得有存储驱动，然后才能创建、绑定和使用、回收。

解压命令：

1、*.tar 用 tar -xvf 解压

2、*.gz 用 gzip -d或者gunzip 解压

3、*.tar.gz和*.tgz 用 tar -xzf 解压

4、*.bz2 用 bzip2 -d或者用bunzip2 解压

5、*.tar.bz2用tar -xjf 解压

6、*.Z 用 uncompress 解压

7、*.tar.Z 用tar -xZf 解压

8、*.rar 用 unrar e解压

9、*.zip 用 unzip 解压