Persistent Volume

1. PV概述

PersistentVolume（简称PV） 是 Volume 之类的卷插件，也是集群中的资源，但独立于Pod的生命周期（即不会因Pod删除而被删除），不归属于某个Namespace。

2. PV和PVC的生命周期

2.1. 配置（Provision）

有两种方式来配置 PV：静态或动态。

1、静态

手动创建PV，可供k8s集群中的对象消费。

2、动态

可以通过StorageClass和具体的Provisioner（例如nfs-client-provisioner）来动态地创建和删除PV。

2.2. 绑定

在动态配置的情况下，用户创建了特定的PVC，k8s会监听新的PVC，并寻找匹配的PV绑定。一旦绑定后，这种绑定是排他性的，PVC和PV的绑定是一对一的映射。

2.3. 使用

Pod 使用PVC作为卷。集群检查PVC以查找绑定的卷并为集群挂载该卷。用户通过在 Pod 的 volume 配置中包含 persistentVolumeClaim 来调度 Pod 并访问用户声明的 PV。

2.4. 回收

PV的回收策略可以设定PVC在释放后如何处理对应的Volume，目前有 Retained， Recycled 和 Deleted三种策略。

1、保留（Retain）

保留策略允许手动回收资源，当删除PVC的时候，PV仍然存在，可以通过以下步骤回收卷：

1. 删除PV

2. 手动清理外部存储的数据资源

3. 手动删除或重新使用关联的存储资产

2、回收（Resycle）

该策略已废弃，推荐使用dynamic provisioning

回收策略会在 volume上执行基本擦除（rm -rf / thevolume / *），可被再次声明使用。

3、删除（Delete）

删除策略，当发生删除操作的时候，会从k8s集群中删除PV对象，并执行外部存储资源的删除操作（根据不同的provisioner定义的删除逻辑不同，有的是重命名）。

动态配置的卷继承其StorageClass的回收策略，默认为Delete，即当用户删除PVC的时候，会自动执行PV的删除策略。

如果要修改PV的回收策略，可执行以下命令：

# Get pv 
kubectl get pv
# Change policy to Retaion
kubectl patch pv <pv_name> -p ‘{“spec”:{“persistentVolumeReclaimPolicy”:“Retain”}}’

3. PV的类型

PersistentVolume 类型以插件形式实现。以下仅列部分常用类型：

• GCEPersistentDisk

• AWSElasticBlockStore

• NFS

• RBD (Ceph Block Device)

• CephFS

• Glusterfs

4. PV的属性

每个 PV 配置中都包含一个 sepc 规格字段和一个 status 卷状态字段。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  annotations:
    pv.kubernetes.io/provisioned-by: fuseim.pri/ifs
  creationTimestamp: 2018-07-12T06:46:48Z
  name: default-test-web-0-pvc-58cf5ec1-859f-11e8-bb61-005056b83985
  resourceVersion: "100163256"
  selfLink: /api/v1/persistentvolumes/default-test-web-0-pvc-58cf5ec1-859f-11e8-bb61-005056b83985
  uid: 59796ba3-859f-11e8-9c50-c81f66bcff65
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 2Gi
  volumeMode: Filesystem  
  claimRef:
    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    name: test-web-0
    namespace: default
    resourceVersion: "100163248"
    uid: 58cf5ec1-859f-11e8-bb61-005056b83985
  nfs:
    path: /data/nfs-storage/default-test-web-0-pvc-58cf5ec1-859f-11e8-bb61-005056b83985
    server: 172.16.201.54
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: managed-nfs-storage
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
status:
  phase: Bound

4.1. Capacity

给PV设置特定的存储容量，更多 capacity 可参考Kubernetes 资源模型 。

4.2. Volume Mode

volumeMode 的有效值可以是Filesystem或Block。如果未指定，volumeMode 将默认为Filesystem。

4.3. Access Modes

访问模式包括：

• ReadWriteOnce——该卷可以被单个节点以读/写模式挂载

• ReadOnlyMany——该卷可以被多个节点以只读模式挂载

• ReadWriteMany——该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中，访问模式缩写为：

• RWO - ReadWriteOnce

• ROX - ReadOnlyMany

• RWX - ReadWriteMany

一个卷一次只能使用一种访问模式挂载，即使它支持很多访问模式。

以下只列举部分常用插件：

Volume 插件	ReadWriteOnce	ReadOnlyMany	ReadWriteMany
AWSElasticBlockStore	✓	-	-
CephFS	✓	✓	✓
GCEPersistentDisk	✓	✓	-
Glusterfs	✓	✓	✓
HostPath	✓	-	-
NFS	✓	✓	✓
RBD	✓	✓	-
...			-

4.4. Class

PV可以指定一个StorageClass来动态绑定PV和PVC，其中通过 storageClassName 属性来指定具体的StorageClass，如果没有指定该属性的PV，它只能绑定到不需要特定类的 PVC。

4.5. Reclaim Policy

回收策略包括：

• Retain（保留）——手动回收

• Recycle（回收）——基本擦除（rm -rf /thevolume/*）

• Delete（删除）——关联的存储资产（例如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 OpenStack Cinder 卷）将被删除

当前，只有 NFS 和 HostPath 支持回收策略。AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 Cinder 卷支持删除策略。

4.6. Mount Options

Kubernetes 管理员可以指定在节点上为挂载持久卷指定挂载选项。

注意：不是所有的持久化卷类型都支持挂载选项。

支持挂载选项常用的类型有：

• GCEPersistentDisk

• AWSElasticBlockStore

• AzureFile

• AzureDisk

• NFS

• RBD （Ceph Block Device）

• CephFS

• Cinder （OpenStack 卷存储）

• Glusterfs

4.7. Phase

PV可以处于以下的某种状态：

• Available（可用）——一块空闲资源还没有被任何声明绑定

• Bound（已绑定）——卷已经被声明绑定

• Released（已释放）——声明被删除，但是资源还未被集群重新声明

• Failed（失败）——该卷的自动回收失败

命令行会显示绑定到 PV 的 PVC 的名称。

参考文章：

• https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/

• https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/change-pv-reclaim-policy/