PV、PVC及StorageClass

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简要认识及区分PV、PVC及StorageClass。

基本概念

PV

PV是集群内网络存储的volume插件，但是生命周期Pod相互独立。PV封装了存储系统的实现细节。

PVC

PVC是用户的存储请求，和Pod类似，Pod消耗Node资源，而PVC消耗PV资源。PVC请求指定大小和访问模式。

StorageClass

StorageClass描述存储的等级，将不同的等级映射到不同的服务等级、不同的后端策略。

生命周期

PV和PVC的相互作用生命周期大致遵循Provisioning->Binding->Using->Releasing->Recycling。

Provisioning

PV有两种提供方式：静态和动态。

静态PV

静态PV带有真实存储的详细信息。

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apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
    name: pv01
    labels:
      app: "mypvtest"
spec:
    capacity:
      storage: 100Gi
    accessModes:
      - ReadWriteOnce
    persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
    nfs:
        server: mynfs.example.com
        path: "/data"

动态

当用户定义的PVC匹配不到任何静态PV时，集群会尝试基于StorageClass专门地提供volume给PVC：PVC请求一个已配置过的StorageClass，设置存储插件等参数，用于提供不同的存储卷。

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kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-standard

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-ssd

Binding

  1. 每当Master监听到新的PVC， 查找匹配的PV，并将PVC和PV绑定。
  2. 如果一个PV曾动态绑定给了一个PVC，那么会一直绑定这对PV和PVC。
  3. 如果没有为PVC找到匹配的PV，且PVC没有指定StorageClass，那么PVC会无限期处于unbound状态，一旦有PV可用了，PVC就又变为bound状态。
  4. 当PVC指定了StorageClass，在创建PVC时，集群会自动根据StorageClass的定义创建一个PV，并绑定到PVC，从而不再需要提前手动创建PV。

如下通过指定volumeName及selector来选定上述名为pv01的PV。

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apiVersion: v1
metadata:
  name: pvc01
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  volumeName: pv01
  resources: 
    requests: 
      storage: 100Gi
  selector:
    matchLabels:
      app: "mypvtest"

如下通过StorageClass动态创建PV并绑定。

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kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: pvc02
  namespace:
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: fast

Using

Pod使用PVC就像使用volume一样。集群检查PVC，查找绑定的PV，并映射PV给Pod。对于支持多种访问模式的PV，用户可以指定想用的模式。
一旦用户拥有了一个PVC，并且PVC处于bound状态，那么只要用户还需要，PV就一直属于该用户。

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kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: pod01
spec:
  volumes:
    - name: storage01
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc01
  containers:
    - name: container01
      image: tomcat:8
      ports:
        - containerPort: 80
          name: "app"
      volumeMounts:
        - mountPath: "/var/lib/tomcat"
          name: storage01

Releasing

当用户使用PV完毕，PVC被删除后，对应的PV进入released状态，但还不能立即被另一个PVC使用。前一个PVC的数据还存在于该PV中，必须根据策略来处理掉。

Recycling

PV的回收策略定义了PV被释放之后集群如何处理该PV，PV可以被Retained（保留）、 Recycled（再利用）或Deleted（删除）。