【K8S系列】深入解析K8S中PV 和PVC

分手后的思念是犯贱 2024-04-28 08:10 4阅读 0赞

> 在 Kubernetes 中，PV（持久卷）和 PVC（持久卷声明）之间的关系是一种动态匹配和绑定关系，用于实现 Pod 与存储资源的解耦。

## 一、概念介绍 ##

### **1.1 PV（持久卷）**： ###

>  *  PV 是集群中的一块网络存储，它独立于 Pod 存在。PV 可以是各种存储系统，如云提供商的存储、NFS、iSCSI、本地存储等。
>  *  管理员负责创建 PV，并配置其细节，如容量、访问模式（ReadWriteOnce、ReadOnlyMany、ReadWriteMany）、存储类别等。
>  *  PV 有自己的生命周期，它的状态包括可用（Available）、绑定（Bound）、释放（Released）、回收（Retained）等状态。

### **1.2 PVC（持久卷声明）**： ###

>  *  PVC 是对 PV 的请求，它定义了 Pod 对存储的需求。在创建 Pod 时，可以通过 PVC 来请求存储资源。
>  *  PVC 可以指定所需的存储容量、访问模式等参数，但通常不需要指定具体的 PV，而是通过标签选择器来动态匹配 PV。
>  *  PVC 的存在使得 Pod 与具体的存储实现解耦，提高了可移植性。

### **1.3 关系**： ###

>  *  PVC 与 PV 之间是一种声明与提供的关系。PVC 声明了对存储资源的需求，而 PV 则是提供这些资源的实际载体。
>  *  当 PVC 被创建时，Kubernetes 会尝试将其与满足其要求的 PV 进行绑定。匹配的过程是根据 PVC 的标签选择器和 PV 的标签进行匹配，只有匹配成功的 PV 才能被绑定到 PVC。
>  *  一旦绑定成功，Pod 可以通过 PVC 访问 PV 提供的存储资源。
>  *  如果没有合适的 PV 可以绑定，PVC 将处于 Pending 状态，直到有合适的 PV 可用为止。

> 总之，PV 和 PVC 之间的关系是一种动态的匹配和绑定关系，它们使得 Pod 与存储资源的具体实现解耦，提高了灵活性和可移植性。

## 二、示例介绍 ##

下面通过一个简单的示例来说明 PV 和 PVC 的关系。

> 假设我们有一个 Kubernetes 集群，并且我们想要创建一个 Pod，这个 Pod 需要使用一个持久卷来存储数据。我们将按照以下步骤进行操作：

### **2.1 创建 PV（持久卷）**： ###

首先，我们需要创建一个 PV，它可以是任何一种存储系统，比如 NFS。

apiVersion: v1
    kind: PersistentVolume
    metadata:
      name: example-pv
    spec:
      capacity:
        storage: 1Gi
      volumeMode: Filesystem
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
      nfs:
        path: /path/to/nfs/volume
        server: nfs-server-ip

### 2.2 **创建 PVC（持久卷声明）**： ###

接下来，我们创建一个 PVC，用于声明对 PV 的需求。

apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: example-pvc
    spec:
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

### 2.3 **Pod 使用 PVC**： ###

最后，我们创建一个 Pod，并将 PVC 与 Pod 关联起来，以便 Pod 可以访问 PV 提供的存储资源。

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: example-pod
    spec:
      containers:
      - name: example-container
        image: nginx
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: example-pvc

### 2.4 总结 ###

在这个示例中，创建了一个 PV，它代表了一个 NFS 挂载点，然后创建了一个 PVC，声明了对 1GB 存储的需求。

最后，创建了一个 Pod，并将 PVC 与 Pod 关联起来，Pod 可以通过 PVC 访问 PV 提供的存储资源。

这样，PV 和 PVC 就建立了关系，Pod 可以使用 PVC 来访问持久卷提供的存储空间。

## 三、项目示例 ##

> 假设我们有一个需求：我们想在 Kubernetes 中运行一个 WordPress 应用程序，并且希望 WordPress 的数据持久化存储在一个持久卷中。

### **3.1 创建 PV（持久卷）**： ###

首先，我们创建一个 PV，用于存储 WordPress 的数据。

apiVersion: v1
    kind: PersistentVolume
    metadata:
      name: wordpress-pv
    spec:
      capacity:
        storage: 5Gi
      volumeMode: Filesystem
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      hostPath:
        path: /mnt/data

在这个示例中，我们使用了 hostPath 来定义一个本地存储的 PV。

### **3.2 创建 PVC（持久卷声明）**： ###

然后，我们创建一个 PVC，用于声明对 PV 的需求。

apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: wordpress-pvc
    spec:
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 5Gi

### **3.3 部署 WordPress Pod**： ###

最后，我们创建一个 WordPress 的 Deployment，并将 PVC 与 Deployment 关联起来。

apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: wordpress
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: wordpress
      template:
        metadata:
          labels:
            app: wordpress
        spec:
          containers:
          - name: wordpress
            image: wordpress:latest
            ports:
            - containerPort: 80
            volumeMounts:
            - name: wordpress-persistent-storage
              mountPath: /var/www/html
          volumes:
          - name: wordpress-persistent-storage
            persistentVolumeClaim:
              claimName: wordpress-pvc

> 在这个示例中，创建了一个 Deployment 来运行 WordPress，将 PVC 与 Deployment 关联起来，并将 PVC 中的持久卷挂载到 WordPress 容器的 `/var/www/html` 目录下。

> 通过这个示例，我们可以看到 PV 和 PVC 的关系：PVC 声明了对持久卷的需求，而 PV 则提供了实际的存储资源。Pod 使用 PVC 来访问 PV 提供的存储资源，从而实现了数据持久化。

## 四、拓展 ##

部署 WordPress 在 Kubernetes 上完整的步骤：

### 4.1 **创建 MySQL 数据库** ###

首先，我们需要创建一个 MySQL 数据库，WordPress 需要一个数据库来存储数据。

apiVersion: v1
    kind: Secret
    metadata:
      name: mysql-secret
    type: Opaque
    data:
      mysql-root-password: base64_encoded_password
      mysql-password: base64_encoded_password
    ---
    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: mysql-pv-claim
    spec:
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
    ---
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: mysql
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: mysql
      template:
        metadata:
          labels:
            app: mysql
        spec:
          containers:
            - name: mysql
              image: mysql:5.7
              env:
                - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
                  valueFrom:
                    secretKeyRef:
                      name: mysql-secret
                      key: mysql-root-password
                - name: MYSQL_PASSWORD
                  valueFrom:
                    secretKeyRef:
                      name: mysql-secret
                      key: mysql-password
              ports:
                - containerPort: 3306
              volumeMounts:
                - name: mysql-persistent-storage
                  mountPath: /var/lib/mysql
          volumes:
            - name: mysql-persistent-storage
              persistentVolumeClaim:
                claimName: mysql-pv-claim

### 4.2 **创建 WordPress** ###

接下来，我们需要创建 WordPress 应用程序，并连接到 MySQL 数据库。

apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: wordpress-pv-claim
    spec:
      accessModes:
        - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
    ---
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: wordpress
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: wordpress
      template:
        metadata:
          labels:
            app: wordpress
        spec:
          containers:
            - name: wordpress
              image: wordpress:latest
              env:
                - name: WORDPRESS_DB_HOST
                  value: "mysql:3306"
                - name: WORDPRESS_DB_NAME
                  value: "wordpress"
                - name: WORDPRESS_DB_USER
                  value: "root"
                - name: WORDPRESS_DB_PASSWORD
                  valueFrom:
                    secretKeyRef:
                      name: mysql-secret
                      key: mysql-password
              ports:
                - containerPort: 80
              volumeMounts:
                - name: wordpress-persistent-storage
                  mountPath: /var/www/html
          volumes:
            - name: wordpress-persistent-storage
              persistentVolumeClaim:
                claimName: wordpress-pv-claim

### 4.3 **创建 Service** ###

最后，我们需要创建 Service 来公开 WordPress 应用程序。

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: wordpress
    spec:
      selector:
        app: wordpress
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 80
      type: LoadBalancer

> 以上步骤创建了一个 WordPress 应用程序，并将其连接到一个 MySQL 数据库。
> 
> WordPress 的数据和 MySQL 的数据都被持久化存储。
> 
> 最后，通过 Service，WordPress 应用程序可以通过外部 IP 地址访问。