kubernetes 持久化存储(二)

StorageClass 的使用

kubernetes 持久化存储(二)

StorageClass 的使用

标签: kubernetes   pv   pvc   nfs   StorageClass  

前面的课程中我们学习了 PVPVC 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 Provisioner

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,我们也可以直接参考nfs-client 的文档,进行安装即可。

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)

kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
spec:
  replicas: 1
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-client-provisioner
    spec:
      serviceAccountName: nfs-client-provisioner
      containers:
        - name: nfs-client-provisioner
          image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
          volumeMounts:
            - name: nfs-client-root
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME
              value: fuseim.pri/ifs
            - name: NFS_SERVER
              value: 10.151.30.57
            - name: NFS_PATH
              value: /data/k8s
      volumes:
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            server: 10.151.30.57
            path: /data/k8s

第二步:将环境变量 NFS_SERVER 和 NFS_PATH 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)

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nfs-client-provisioner

---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-runner
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"]

---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: run-nfs-client-provisioner
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: nfs-client-provisioner-runner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

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:

$ kubectl create -f nfs-client.yaml
$ kubectl create -f nfs-client-sa.yaml
$ kubectl create -f nfs-client-class.yaml

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 StorageClass

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)

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Mi

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
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pvc
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "course-nfs-storage"
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Mi
  • 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: yaml $ 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)

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pod
spec:
  containers:
  - name: test-pod
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command:
    - "/bin/sh"
    args:
    - "-c"
    - "touch /mnt/SUCCESS && exit 0 || exit 1"
    volumeMounts:
    - name: nfs-pvc
      mountPath: "/mnt"
  restartPolicy: "Never"
  volumes:
  - name: nfs-pvc
    persistentVolumeClaim:
      claimName: test-pvc

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:

$ kubectl create -f test-pod.yaml
pod "test-pod" created

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:

$ ls /data/k8s/
default-test-pvc-pvc-73b5ffd2-8b4b-11e8-b585-525400db4df7

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:

$ ls /data/k8s/default-test-pvc-pvc-73b5ffd2-8b4b-11e8-b585-525400db4df7
SUCCESS

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)

apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nfs-web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-web
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
      annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: course-nfs-storage
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

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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