使用nfs在k8s集群中實現持久化存儲

準備NFS服務192.168.1.244
$ yum -y install nfs-utils rpcbind
$ systemctl start nfs-server rpcbind
$ systemctl enable nfs-server rpcbind
$ mkdir -p /data/k8s
$ cd /data/k8s
$ echo 11111111 > index.html
$ vim /etc/exports
/data/k8s *(rw,async,no_root_squash)
$ systemctl restart nfs-server
$ exportfs -arv
客戶端測試，所有k8s節點都要安裝nfs客戶端
$ yum -y install nfs-utils rpcbind
$ systemctl start nfs rpcbind
$ systemctl enable nfs rpcbind
$ showmount -e 192.168.1.244

創建pod直接掛載nfs服務器

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    run: nginx
  name: podxx
spec:
  volumes:
  - name: nfs
    nfs:
      server: 192.168.1.244
      path: /data/k8s
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: nfs

$ kubectl exec podxx -it bash

PV 的全稱是：PersistentVolume（持久化卷），是對底層的共享存儲的一種抽象，PV 由管理員進行創建和配置，它和具體的底層的共享存儲技術的實現方式有關，比如 Ceph、GlusterFS、NFS 等，都是通過插件機制完成與共享存儲的對接。
PVC 的全稱是：PersistentVolumeClaim（持久化卷聲明），PVC 是用戶存儲的一種聲明，PVC 和 Pod 比較類似，Pod 消耗的是節點，PVC 消耗的是 PV 資源，Pod 可以請求 CPU 和內存，而 PVC 可以請求特定的存儲空間和訪問模式。對于真正使用存儲的用戶不需要關心底層的存儲實現細節，只需要直接使用 PVC 即可。

Deployment/pod---->pvc---->pv---->共享存儲
AccessModes（訪問模式）
ReadWriteOnce（RWO）：讀寫權限，但是只能被單個節點掛載
ReadOnlyMany（ROX）：只讀權限，可以被多個節點掛載
ReadWriteMany（RWX）：讀寫權限，可以被多個節點掛載
persistentVolumeReclaimPolicy（回收策略）
Retain（保留）- 保留數據，需要管理員手工清理數據
Recycle（回收）- 清除 PV 中的數據，效果相當于執行 rm -rf /thevoluem/*
Delete（刪除）- 與 PV 相連的后端存儲完成 volume 的刪除操作，當然這常見于云服務商的存儲服務，比如 ASW EBS。
目前只有 NFS 和 HostPath 兩種類型支持回收策略。當然一般來說還是設置為 Retain 這種策略保險一點。
一個 PV 的生命周期中，可能會處于4中不同的階段
Available（可用）：表示可用狀態，還未被任何 PVC 綁定
Bound（已綁定）：表示已經被 PVC 綁定
Released（已釋放）：PVC 被刪除，但是資源還未被集群重新聲明
Failed（失敗）： 表示該 PV 的自動回收失敗

手動管理pv和pvc
創建順序：后端存儲---pv---pvc---pod
刪除順序：pod---pvc---pv
1、創建pv

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv2
  labels:
    app: nfs
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    path: /data/k8s
    server: 192.168.1.244

2、創建pvc

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: pvc2-nfs
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs

上述pvc會自動和具有訪問模式是ReadWriteOnce、storage大于等于1Gi、標簽是app: nfs的pv進行綁定
3創建pod使用pvc

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-pvc
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          subPath: nginx1        #需要手動指定nfs服務器中的子目錄，該目錄會自動創建
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: www
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc2-nfs        #第2步中創建的pvc

結果是：共享存儲中的/data/k8s/nginx1會被掛載到上述pod中的/usr/share/nginx/html目錄

使用StorageClass管理pv和pvc
通常情況下，只有pv是動態生成的（使用StatefulSet的pvc模板除外），其他的還是需要手動創建
動態生成pv需要StorageClass和nfs-client-provisioner的共同作用
1、創建nfs-client-provisioner
provisione直接使用nfs服務器
$ docker pull quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest

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: 192.168.1.244
            - name: NFS_PATH
              value: /data/k8s
      volumes:
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            server: 192.168.1.244
            path: /data/k8s
---
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

2、創建StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: course-nfs-storage
provisioner: fuseim.pri/ifs

3、創建pvc并動態生成pv

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: test-pvc
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "course-nfs-storage"
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 500Mi

$ kubectl get pv #pv會自動生成，并和pvc綁定

4、使用上述pvc創建pod
和手動管理pv和pvc不同的是，使用StorageClass管理pv和pvc在創建pod時不用手動指定子目錄，會在存儲服務器根目錄/data/k8s內自動生成一個隨機子目錄

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-pvc
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      volumes:
      - name: www
        persistentVolumeClaim:
          claimName: test-pvc

經過測試，不管是手動創建一個pod，還是用deployment創建多個pod，都只能生成一個隨機目錄，也就是一對pvc和pv對應一個持久存儲目錄

5、創建StatefulSet時，直接在其pvc模板中使用StorageClas自動生成pv和pvc
$ kubectl explain StatefulSet.spec
volumeClaimTemplates <[]Object>

apiVersion: apps/v1beta1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nfs-web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-web
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        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

上述腳本會生成兩個pvc，兩個pv，兩個pod，在共享存儲根目錄/data/k8s內會自動生成兩個隨機子目錄，因為副本數是2
和deployment不同，有狀態的應用必須每個pod有一個持久存儲文件夾，不能多個pod共享一個