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：

类型	描述
AWSElasticBlockStore	AWS公有云提供的Elastic Block Store
AzureFile	Azure公有云提供的File
AzureDisk	Azure公有云提供的Disk
CephFS	一种开源共享存储系统
Cinder	OpenStack块存储系统
FC (Fibre Channel)	光纤存储设备
FlexVolume	一种插件式的存储机制
Flocker	一种开源共享存储系统
GCEPersistentDisk	GCE公有云提供的Persistent Disk
Glusterfs	一种开源共享存储系统
HostPath	宿主机目录，仅用于单机测试
iSCSI	iSCSI存储设备
Local	本地存储设备，从Kubernetes 1.7版本开始引入，到1.14版本时达到稳定版本，目前可以通过指定块设备(Block Device) 提供Local PV，或通过社区开发的sig-storage-local-static-provisioner插件管理Local PV的生命周期
NFS	网络文件系统
Portworx Volumes	Portworx提供的存储服务
Quobyte Volumes	Quobyte提供的存储服务
RBD (Ceph Block Device)	Ceph块存储
ScaleIO Volumes	DellEMC的存储设备
StorageOS	StorageOS提供的存储服务
VsphereVolume	VMWare提供的存储系统

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！