k8s教程（Volume篇）-PV详解

01 引言

声明：本文为《Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触（第5版）》的读书笔记

在上一篇博客《k8s教程（Volume篇）-持久卷工作原理》，我们了解了持久卷的工作原理，本文继续深入学习PV。

02 PV详解

PV作为对存储资源的定义，主要涉及存储能力、访问模式、存储类型、回收策略、后端存储类型等关键信息的设置。

Kubernetes支持的PV类型如下：

2.1 示例配置详解

下面的示例声明的PV具有如下属性：5GiB存储空间，存储卷模式为 Filesystem，访问模式为ReadWriteOnce，存储类型为slow（要求在系统中己存在名称为“slow”的StorageClass），回收策略为Recycle，并且后端存储类型为nfs （设置了 NFS Server 的IP地址和路径），同时设置了挂载选项 (mountOptions)。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv1
spec:
  capacity:
    Storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem 
  accessModes:
    - ReadwriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow 
  mountoptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /tmp
    server: 172.17.0.2

PV资源对象需要设置的关键配置参数如下：

2.1.1 存储容量 (Capacity)

描述存储的容量，目前仅支持对存储空间的设置 (storage=xx），未来可能加入IOPS、吞吐率等设置。

2.1.2 存储卷模式 (Volume Modes)

可以设置的选项包括Filesystem（文件系统，默认值）和Block（块设备）：

• 文件系统模式的PV将以目录(Directory）形式挂载到Pod内；
• 块设备，如果设备是空的，Kubernetes则会自动在块设备上创建一个文件系统。支持块设备的存储类型会以裸设备 (Raw Block Device) 的形式挂载到容器内，并且不会创建任何文件系统，适用于需要直接操作裸设备（速度最快）的应用程序。

目前有以下PV类型支持裸块设备类型：AWSElasticBlockStore AzureDisk、 FC ( Fibre Channel ） 、 GCEPersistentDisk isCsI Local volume、 OpenStack Cinder、 RBD (Ceph Block Device) VsphereVolume。

下面的示例使用了块设备的PV定义：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume 
metadata:
  name: block-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi 
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  volumeMode: Block
  fd:
    targetWWNs: ["50060e801049cfd1"] 
    lun: 0
    readonly: false

2.1.3 访问模式 (Access Modes)

PV存储卷在挂载到宿主机系统上时，可以设置不同的访问模式 (Access Modes）。PV支持哪些访问模式由存储提供商提供支持，例如NFS可以支持多个客户端同时读写(ReadWriteMany）模式，但一个特定的NFS PV也可以以只读(Read-only）模式导出到服务器上。

Kubernetes支持的访问模式如下：

• ReadWriteOnce (RWO)：读写权限，并且只能被单个Node挂载；
• ReadOnlyMany (ROX)：只读权限，允许被多个Node挂载；
• ReadWriteMany(RWX)：读写权限，允许被多个Node挂载。

某些PV可能支持多种访问模式，但PV在挂载时只能使用一种访问模式，多种访问模式不能同时生效。

2.1.4 存储类别(Class)

PV可以设定其存储的类别，通过 storageClassName 参数指定一个 StorageClass 资源对象的名称。具有特定类别的PV只能与请求了该类别的PVC绑定。未设定类别的PV则只能与不请求任何类别的PVC绑定。

2.1.5 回收策略 (Reclaim Policy)

通过PV定义中的persistentVolumeReclaimPolicy字段进行设置，可选项如下：

• Retain： 保留数据，需要手工处理；
• Recycle： 简单清除文件的操作（例如运行rm -rf /thevolume/*命令），只有 NFS 和 HostPath 两种类型的 PV支持 Recycle 策略。
• Delete： 与PV相连的后端存储完成Volume的删除操作，AWSElasticBlockStore、 GCEPersistentDis、 AzureDisk和Cinder类型的PV支持 Delete策略。

2.1.6 挂载选项 (Mount Options)

在将PV挂载到一个Node上时，根据后端存储的特点，可能需要设置额外的挂载选项的参数，这个可以在PV定义中的mountOptions字段进行设置。

下面的例子为对一个类型为gcePersistentDisk的PV设置挂载选项的参数：

apiVersion: "V1"
kind: "PersistentVolume" 
metadata:
  name: gce-disk-1 
spec:
  capacity:
    storage: "10Gi" 
  accessModes:
    - "ReadwriteOnce" 
  mountoptions:
    - hard
    - nolock
    - nfsvers=3
  gcePersistentDisk:
    fsType: "ext4"
    pdName: "gce-disk-1"

目前，以下PV类型支持设置挂载选项：AWSElasticBlockStore AzureDisk、 AzureFile、 CephFS、 Cinder ( OpenStack block storage） GCEPersistentDisk、 Glusterfs、 NFS、 Quobyte Volumes、 RBD ( Ceph Block Device)、 StorageOS、 VsphereVolume、 iSCSI。

注意：Kubernetes不会对挂载选项进行验证，如果设置了错误的挂载选项， 则挂载将会失败。

2.1.6 节点亲和性 (Node Affinity)

PV可以设置节点亲和性来限制只能通过某些Node访问Volume，可以在PV定义的nodeAffinity字段中进行设置。使用这些Volume的Pod将被调度到满足条件的 Node上。

公有云提供的存储卷（如：AWSElasticBlockStore、GCEPersistentDisk、 AzureDisk等）都由公有云自动完成节点亲和性设置，无须用户手工设置。

对于 Local类型的PV，需要手工设置，例如：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume 
metadata:
  name: example-local-pv 
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi 
  accessModes:
  - ReadwriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 
  storageclassName: local-storage 
  1ocal:
    path: /mnt/disks/ssal
  nodeAffinity:
    required:
    nodeSelectorTerms:
    - matchExpressions:
      - key: kubernetes.io/hostname 
      operator: In 
      values:
      - my-node

某个PV在生命周期中可能处于以下4个阶段（Phase）之一：

• Available：可用状态，还未与某个PVC绑定；
• Bound：已与某个PVC绑定；
• Released：与之绑定的PVC已被删除，但未完成资源回收，不能被其他 PVC使用；
• Failed：自动资源回收失败。

在定义了PV资源之后，就需要通过定义PVC来使用PV资源了。

03 文末

本文主要讲解了PV的一些概念以及配置详解，希望能帮助到大家，谢谢大家的阅读，本文完！