配置 Pod 使用持久卷进行存储

此页面向您展示如何配置 Pod 以使用 PersistentVolumeClaim 进行存储。以下是该过程的摘要

1. 您作为集群管理员创建由物理存储支持的 PersistentVolume。您不将卷与任何 Pod 关联。

2. 您现在担任开发人员/集群用户的角色，创建自动绑定到合适的 PersistentVolume 的 PersistentVolumeClaim。

3. 您创建使用上述 PersistentVolumeClaim 进行存储的 Pod。

在开始之前

• 您需要有一个只有一个节点的 Kubernetes 集群，并且 kubectl 命令行工具必须配置为与您的集群通信。如果您还没有单节点集群，您可以使用 Minikube 创建一个。

• 熟悉 持久卷 中的材料。

在您的节点上创建 index.html 文件

打开到您集群中单个节点的 shell。打开 shell 的方式取决于您设置集群的方式。例如，如果您使用的是 Minikube，您可以通过输入 minikube ssh 打开到您节点的 shell。

在您节点上的 shell 中，创建 /mnt/data 目录

# This assumes that your Node uses "sudo" to run commands
# as the superuser
sudo mkdir /mnt/data

在 /mnt/data 目录中，创建一个 index.html 文件

# This again assumes that your Node uses "sudo" to run commands
# as the superuser
sudo sh -c "echo 'Hello from Kubernetes storage' > /mnt/data/index.html"

测试 index.html 文件是否存在

cat /mnt/data/index.html

输出应为

Hello from Kubernetes storage

您现在可以关闭到您节点的 shell。

创建持久卷

在本练习中，您创建了一个 hostPath 持久卷。Kubernetes 支持 hostPath 用于在单节点集群上进行开发和测试。hostPath 持久卷使用节点上的文件或目录来模拟网络附加存储。

在生产集群中，您不会使用 hostPath。相反，集群管理员会预配网络资源，例如 Google Compute Engine 持久磁盘、NFS 共享或 Amazon Elastic Block Store 卷。集群管理员还可以使用 StorageClass 来设置 动态预配。

以下是 hostPath 持久卷的配置文件

pods/storage/pv-volume.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: task-pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"

配置文件指定卷位于集群节点上的 /mnt/data。配置还指定了 10 gibibytes 的大小和 ReadWriteOnce 的访问模式，这意味着卷可以由单个节点以读写方式挂载。它为 PersistentVolume 定义了 StorageClass 名称 manual，该名称将用于将 PersistentVolumeClaim 请求绑定到此 PersistentVolume。

创建持久卷

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/storage/pv-volume.yaml

查看有关持久卷的信息

kubectl get pv task-pv-volume

输出显示持久卷的 STATUS 为 Available。这意味着它尚未绑定到 PersistentVolumeClaim。

NAME             CAPACITY   ACCESSMODES   RECLAIMPOLICY   STATUS      CLAIM     STORAGECLASS   REASON    AGE
task-pv-volume   10Gi       RWO           Retain          Available             manual                   4s

创建持久卷声明

下一步是创建 PersistentVolumeClaim。Pod 使用 PersistentVolumeClaim 请求物理存储。在本练习中，您创建了一个 PersistentVolumeClaim，它请求至少 3 gibibytes 的卷，该卷可以为最多一个节点提供读写访问权限。

以下是 PersistentVolumeClaim 的配置文件

pods/storage/pv-claim.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: task-pv-claim
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi

创建持久卷声明

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/storage/pv-claim.yaml

创建 PersistentVolumeClaim 后，Kubernetes 控制平面会查找满足声明要求的 PersistentVolume。如果控制平面找到具有相同 StorageClass 的合适 PersistentVolume，它会将声明绑定到卷。

再次查看持久卷

kubectl get pv task-pv-volume

现在输出显示 STATUS 为 Bound。

NAME             CAPACITY   ACCESSMODES   RECLAIMPOLICY   STATUS    CLAIM                   STORAGECLASS   REASON    AGE
task-pv-volume   10Gi       RWO           Retain          Bound     default/task-pv-claim   manual                   2m

查看持久卷声明

kubectl get pvc task-pv-claim

输出显示 PersistentVolumeClaim 已绑定到您的 PersistentVolume task-pv-volume。

NAME            STATUS    VOLUME           CAPACITY   ACCESSMODES   STORAGECLASS   AGE
task-pv-claim   Bound     task-pv-volume   10Gi       RWO           manual         30s

创建 Pod

下一步是创建一个使用您的 PersistentVolumeClaim 作为卷的 Pod。

以下是 Pod 的配置文件

pods/storage/pv-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: task-pv-pod
spec:
  volumes:
    - name: task-pv-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: task-pv-claim
  containers:
    - name: task-pv-container
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: "http-server"
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: task-pv-storage

注意，Pod 的配置文件指定了 PersistentVolumeClaim，但它没有指定 PersistentVolume。从 Pod 的角度来看，声明就是一个卷。

创建 Pod

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/storage/pv-pod.yaml

验证 Pod 中的容器是否正在运行；

kubectl get pod task-pv-pod

获取到您 Pod 中运行的容器的 shell

kubectl exec -it task-pv-pod -- /bin/bash

在您的 shell 中，验证 nginx 是否正在从 hostPath 卷提供 index.html 文件

# Be sure to run these 3 commands inside the root shell that comes from
# running "kubectl exec" in the previous step
apt update
apt install curl
curl http://localhost/

输出显示您写入 hostPath 卷上的 index.html 文件的文本

Hello from Kubernetes storage

如果您看到该消息，则您已成功配置 Pod 以使用来自 PersistentVolumeClaim 的存储。

清理

删除 Pod、PersistentVolumeClaim 和 PersistentVolume

kubectl delete pod task-pv-pod
kubectl delete pvc task-pv-claim
kubectl delete pv task-pv-volume

如果您还没有打开到您集群中节点的 shell，请以与之前相同的方式打开一个新的 shell。

在您节点上的 shell 中，删除您创建的文件和目录

# This assumes that your Node uses "sudo" to run commands
# as the superuser
sudo rm /mnt/data/index.html
sudo rmdir /mnt/data

您现在可以关闭到您节点的 shell。

在两个地方挂载相同的持久卷

pods/storage/pv-duplicate.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test
spec:
  containers:
    - name: test
      image: nginx
      volumeMounts:
        # a mount for site-data
        - name: config
          mountPath: /usr/share/nginx/html
          subPath: html
        # another mount for nginx config
        - name: config
          mountPath: /etc/nginx/nginx.conf
          subPath: nginx.conf
  volumes:
    - name: config
      persistentVolumeClaim:
        claimName: test-nfs-claim

您可以在 nginx 容器上执行 2 个卷挂载

• /usr/share/nginx/html 用于静态网站
• /etc/nginx/nginx.conf 用于默认配置

访问控制

使用组 ID (GID) 配置的存储仅允许使用相同 GID 的 Pod 进行写入。不匹配或缺少 GID 会导致权限被拒绝错误。为了减少与用户的协调需求，管理员可以为 PersistentVolume 添加注释，其中包含 GID。然后，GID 会自动添加到使用 PersistentVolume 的任何 Pod 中。

按如下方式使用 pv.beta.kubernetes.io/gid 注释

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv1
  annotations:
    pv.beta.kubernetes.io/gid: "1234"

当 Pod 使用具有 GID 注释的 PersistentVolume 时，注释的 GID 会应用于 Pod 中的所有容器，方式与在 Pod 的安全上下文中指定的 GID 相同。每个 GID（无论它源自 PersistentVolume 注释还是 Pod 的规范）都会应用于在每个容器中运行的第一个进程。

接下来

• 详细了解 持久卷。
• 阅读 持久存储设计文档。

参考

• PersistentVolume
• PersistentVolumeSpec
• PersistentVolumeClaim
• PersistentVolumeClaimSpec