k8s练习--StorageClass详细解释与应用

2024-10-07 6

版权

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本文涉及的产品

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简介： 本文介绍了Kubernetes中的`StorageClass`，这是一种用于定义不同存储提供者配置的抽象机制，能够动态生成PersistentVolume（PV），简化存储管理。文中详细描述了如何在K8s集群中配置和使用`StorageClass`，包括搭建NFS服务器、配置RBAC权限、创建StorageClass及关联PVC和Pod的过程，并通过实验验证了动态PV的创建和删除功能。实验环境包含一个Master节点和两个Node节点，以及一台NFS服务器。

前言

StorageClass是什么

简单理解
由于在大型环境应用部署环境中，利用静态方式创建大量的pv是很麻烦的事情，所以为了方便运维人员，我们可以使用StorageClass
storageclass是一种网络存储的动态供给方式，它通过连接存储插件，根据PVC的消费需求，动态生成PV，从而实现方便管理的效果。

详细解释
在 Kubernetes 中，StorageClass 是一种抽象，用于定义不同存储提供者的存储配置。它提供了一种灵活的方式来管理和动态分配存储资源。StorageClass 允许集群管理员定义不同类型的存储（例如 SSD、HDD、网络存储等），以及不同的存储配置（例如不同的性能和备份策略）。

StorageClass 的核心概念

Provisioner（供应者）：
Provisioner 是指具体的存储插件，用于创建实际的存储卷。例如，常见的 Provisioner 包括 kubernetes.io-ebs（AWS 的 EBS 卷）、kubernetes.io/gce-pd（Google Cloud 的 Persistent Disk）、kubernetes.io/nfs（NFS 存储）等。

Parameters（参数）：
Parameters 定义了存储类的具体配置选项。这些参数因不同的 Provisioner 而异。例如，对于 AWS EBS，可能包括卷的类型（如 gp2、io1）、I/O 性能参数等。

ReclaimPolicy（回收策略）：
ReclaimPolicy 定义了当持久卷（PersistentVolume）不再使用时该如何处理。常见的策略包括：

Retain：
保留卷和数据，需要手动处理。

Delete：
删除卷和数据。

Recycle：
清空卷并重新用于其他请求（注意，这种策略已经不推荐使用）。

MountOptions（挂载选项）：
这些选项指定了挂载卷时使用的挂载参数。例如，可以指定文件系统的挂载选项来优化性能或可靠性。

VolumeBinding（卷绑定模式）：
VolumeBinding 控制卷绑定的时机，通常有两种模式：

Immediate：
立即绑定卷，默认模式。
ForFirst：
等待第一个消费者（Pod）请求时再绑定卷，适用于需要考虑 Pod 调度位置的场景。

一、实验目的

验证k8s中StorageClass的动态生产pv

配置过程

(1) 配置网络存储--->
(2) 开启账号访问权限（创建账号、创建权限、给账号关联权限）--->
(3) 通过中间件将账号与共享存储关联--->
(4) 配置StorageClass与中间件关联--->
(5) 创建PVC关联StorageClass--->
(6) 创建pod关联pvc，动态生成pv
(7) 验证

二、实验环境

Ip	主机名	cpu	内存	硬盘
192.168.10.11	master	1cpu双核	2G	40G
192.168.10.12	node01	1cpu双核	2G	40G
192.168.10.13	node02	1cpu双核	2G	40G
192.168.10.17	nfs	1cpu1核	1G	40G

虚拟机 centos7.9

master node01 node02 已部署k8s集群
版本 1.18.0

nfs服务器部署nfs

实验步骤

一、配置网络存储NFS：

1.主机基础配置

由于nfs是新创建的虚拟机需要关闭防火墙，关闭沙盒

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/sysconfig/selinux

2.配置 NFS:

所有主机都需要安装nfs

yum -y install nfs-utils rpcbind

其次在nfs主机上

mkdir /nfsdata
vim /etc/exports
输入
/nfsdata *(rw,sync,no_root_squash)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs-server
systemctl enable rpcbind
systemctl enable nfs-server
showmount -e

看到这个nfs就部署成功了

二、开启rbac权限:

RBAC（Role-Based Access Control）：基于角色的访问控制
vim account.yaml

kind: Namespace 
apiVersion: v1 
metadata: 
  name: test                     #自定义了一个名称空间 
--- 
apiVersion: v1 
kind: ServiceAccount             #服务类账号 
metadata: 
  name: nfs-provisioner         #创建账号 nfs-provisioner
  namespace: test                 #指定好自定义的名称空间。 
--- 
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 
kind: ClusterRole                             #集群类的角色 
metadata: 
  name: nfs-provisioner-runner 
  namespace: test 
rules:                                         #规则，指定有什么样的权限 
  - apiGroups: [""]                             #“”不写代表对所有api组具有的权限 
    resources: ["persistentvolumes"]                     #对pv可以进行什么样的操作 
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]         #有获得，创建，删掉等 等权限
  - apiGroups: [""] 
    resources: ["persistentvolumeclaims"]                 #pvc有什么样的权限 
    verbs: ["get", "list", "watch", "update"]                 #具体权限 
  - apiGroups: ["storage.k8s.io"] 
    resources: ["storageclasses"] 
    verbs: ["get", "list", "watch"] 
  - apiGroups: [""] 
    resources: ["events"] 
    verbs: ["watch", "create", "update", "patch"] 
  - apiGroups: [""] 
    resources: ["services", "endpoints"] 
    verbs: ["get","create","list", "watch","update"]
  - apiGroups: ["extensions"] 
    resources: ["podsecuritypolicies"] 
    resourceNames: ["nfs-provisioner"] 
    verbs: ["use"]  
--- 
kind: ClusterRoleBinding     #cluster开头的指的都是整个k8s的权限范围，在集群内都生效 
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 
metadata: 
  name: run-nfs-provisioner 
subjects: 
  - kind: ServiceAccount 
    name: nfs-provisioner 
    namespace: test 
roleRef: 
  kind: ClusterRole 
  name: nfs-provisioner-runner 
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

简单注释
这个 YAML 文件定义了一个 Kubernetes 命名空间 test，在其中创建了一个名为 nfs-provisioner 的服务账号，并为该账号设置了一组权限规则，允许其对持久卷、持久卷声明、存储类等资源进行特定操作。最后，通过集群角色绑定将权限规则与服务账号进行了关联，使得该账号能够在指定命名空间内执行相应的操作。

执行这个yaml文件，看到三个created就是运行成功了，如果报错仔细查看，大概率是字符错误

kubectl apply -f nfs-deployment.yaml

获取命名空间 test 中的服务账号,可以看到已经存在

kubectl -n test get serviceaccounts

三、创建nfs-deployment.yaml

通过中间件将访问账号与共享存储关联
vim nfs-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment 
metadata: 
  name: nfs-client-provisioner 
  namespace: test 
spec: 
  selector: 
    matchLabels: 
      app: nfs-client-provisioner 
  replicas: 1 
  strategy: 
    type: Recreate 
  template: 
    metadata: 
      labels: 
        app: nfs-client-provisioner 
    spec: 
      serviceAccount: nfs-provisioner         #nfs-provisioner为已创建的服务类账号   
      containers: 
        - name: nfs-client-provisioner 
          image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner      #中间件镜像
          imagePullPolicy: IfNotPresent 
          volumeMounts: 
            - name: nfs-client-root 
              mountPath: /persistentvolumes 
          env: 
            - name: PROVISIONER_NAME 
              value: pro-test 
            - name: NFS_SERVER 
              value: 192.168.10.17 
            - name: NFS_PATH
              value: /nfsdata 
      volumes: 
        - name: nfs-client-root 
          nfs:
            server: 192.168.10.17
            path: /nfsdata

简单注释
在 Kubernetes 集群中部署了一个 NFS 客户端 provisioner，用于动态创建持久卷，并将其挂载到容器中，以便应用程序可以访问 NFS 服务器上的数据。

创建然后查看一下，看到即可

kubectl apply -f nfs-deployment.yaml
kubectl -n test get pod

四、创建storageclass资源

vim storageclass.yaml
（配置storageclass与中间件关联）

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: storageclass
  namespace: test
provisioner: pro-test
#reclaimPolicy: Retain
reclaimPolicy: Delete

创建并查看

kubectl apply -f storageclass.yaml
 kubectl get sc

五、验证：

1．创建PVC验证

vim test-pvc1.yaml

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pvc1
  namespace: test
spec:
  storageClassName: storageclass
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 200Mi

创建并查看

kubectl apply -f test-pvc1.yaml
kubectl -n test get pv,pvc

nfs服务器上查看

 ls /nfsdata/

[root@master ~]# kubectl -n test exec -it nfs-client-provisioner-5878bf7b9c-2294l /bin/sh
/ # ls persistentvolumes/
test-test-pvc1-pvc-1738bcd6-3d9b-49f6-9005-3eee8e61eae6
/ # ls persistentvolumes/test-test-pvc1-pvc-1738bcd6-3d9b-49f6-9005-3eee
8e61eae6/
/ #exit

2.创建一个pod验证

vim test-pod1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod1
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: test-pod1
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
      - /bin/sh
      - -c
      - sleep 3000
    volumeMounts:
      - name: nfs-pv
        mountPath: /test
  volumes:
    - name: nfs-pv
      persistentVolumeClaim:
        claimName: test-pvc1

kubectl apply -f test-pod1.yaml
kubectl get pod -n test

向pod1中写入文件测试

kubectl exec -it -n test test-pod1 -- touch /test/test1.txt

nfs服务器上查看：

 ls /nfsdata/test-test-pvc1-pvc-1738bcd6-3d9b-49f6-9005-3eee8e61eae6/

3．删除pod、pvc，pv会自动删除，nfs数据未删除

kubectl -n test get pv,pvc

查看nfs会发现目录名发生变化，但数据还在

ls /nfsdata/archived-test-test-pvc1-pvc-1738bcd6-3d9b-49f6-9005-3eee8e61eae6/

实验完成