61.本地持久化存储

本地持久化存储

本地持久化卷允许用户通过标准 PVC 接口以简单便携的方式访问本地存储。PV 中包含系统用于将 Pod 安排到正确节点的节点亲和性信息。

一旦配置了本地卷，外部静态配置器（provisioner）可用于帮助简化本地存储管理。请注意，本地存储配置器与大多数配置器不同，并且尚不支持动态配置。相反，它要求管理员预先配置每个节点上的本地卷，并且这些卷应该是：

  1. Filesystem volumeMode（默认）PV—— 将它们挂载到发现目录下。
  2. Block volumeMode PV——在发现目录下为节点上的块设备创建一个符号链接。

配置器将通过为每个卷创建和清除 PersistentVolumes 来管理发现目录下的卷。

配置要求

  • 本地卷插件希望路径稳定，包括在重新启动时和添加或删除磁盘时。
  • 静态配置器仅发现挂载点（对于文件系统模式卷）或符号链接（对于块模式卷）。对于基于目录的本地卷必须绑定到发现目录中。

版本兼容性

推荐配置器版本与 Kubernetes 版本

Provisioner version K8s version Reason
2.1.0 1.10 Beta API default, block
2.0.0 1.8, 1.9 Mount propagation
1.0.1 1.7

K8s 功能状态

另请参阅已知问题和 CHANGELOG。

1.10：Beta

  • 添加了新的 PV.NodeAffinity 字段。
  • 重要： Alpha PV NodeAffinity annotation 已弃用。用户必须手动更新其 PV 以使用新的 NodeAffinity 字段或运行一次性更新作业。
  • Alpha：添加了对 raw block 的支持。

1.9：Alpha

  • 新的 StorageClass volumeBindingMode 参数将延迟 PVC 绑定，直到 pod 被调度。

1.7：Alpha

  • 新的local PersistentVolume 源，允许指定具有 node affinity 的目录或挂载点。
  • 使用绑定到该 PV 的 PVC 的 Pod 将始终调度到该节点。

未来的功能

  • 本地块设备作为卷源，具有分区和 fs 格式化
  • 共享本地持久化存储的动态资源调配
  • 当地 PV 健康监测、污点和容忍
  • 内联 PV（使用专用本地磁盘作为临时存储）

用户指南

这些说明反映了最新版本的代码库。有关旧版本的说明，请参阅版本兼容性下的版本链接。

步骤 1：使用本地磁盘启动集群

启用 alpha feature gate

1.10+

如果需要原始的本地块功能，

export KUBE_FEATURE_GATES ="BlockVolume = true"

注意：1.10 之前的 Kubernetes 版本需要几个附加 feature gate，因为持久的本地卷和其他功能处于 alpha 版本。

选项 1：裸金属环境

  1. 根据应用程序的要求对每个节点上的磁盘进行分区和格式化。
  2. 根据 StorageClass 将所有文件系统挂载到同一个目录下。目录在 configmap 中指定，见下文。
  3. 使用 KUBE_FEATURE_GATES 配置 Kubernetes API server、controller manager、scheduler 和所有 kubelet，如上所述。
  4. 如果不使用默认 Kubernetes 调度程序策略，则必须启用以下谓词：
    • 1.9 之前：NoVolumeBindConflict
    • 1.9+：VolumeBindingChecker

选项 2：本地测试集群

  1. 创建 /mnt/disks 目录并将多个卷挂载到其子目录。下面的示例使用三个 ram 磁盘来模拟真实的本地卷：

    mkdir/mnt/disks
vol for vol1 vol2 vol3;do
mkdir/mnt/disks/$vol
mount -t tmpfs $vol/mnt/disks/$vol
DONE

  2. 运行本地集群。

    $ALLOW_PRIVILEGED = true LOG_LEVEL = 5 FEATURE_GATES = $KUBE_FEATURE_GATES hack/local-up-cluster.sh

步骤 2：创建 StorageClass（1.9+）

要延迟卷绑定，直到 pod 被调度，并在单个 pod 中处理多个本地 PV，必须使用设置为 WaitForFirstConsumer 的 volumeBindingMode 创建 StorageClass。

$kubectl create -f provisioner/deployment/kubernetes/example/default_example_storageclass.yaml

步骤 3：创建本地持久卷

选项 1：使用本地卷静态配置器

  1. 生成 Provisioner 的 ServiceAccount、Role、DaemonSet 和 ConfigMap 规范，并对其进行自定义。

    这一步使用 helm 模板来生成规格。有关安装说明，请参阅helm readme。要使用默认值生成配置器的规格，请运行：

    helm template ./helm/provisioner > ./provisioner/deployment/kubernetes/provisioner_generated.yaml

    您也可以提供一个自定义值文件：

    helm template ./helm/provisioner --values custom-values.yaml > ./provisioner/deployment/kubernetes/provisioner_generated.yaml

  2. 部署配置程序

    如果用户对 Provisioner 的 yaml 文件的内容感到满意，可以用 kubectl 创建 Provisioner 的 DaemonSet 和 ConfigMap。

    $kubectl create -f ./provisioner/deployment/kubernetes/provisioner_generated.yaml

  3. 检查发现的本地卷

    一旦启动，外部静态配置器将发现并创建本地 PV。

    例如，如果目录 /mnt/disks/ 包含一个目录 /mnt/disks/vol1，则静态配置器会创建以下本地卷 PV：

    $ kubectl get pv
NAME                CAPACITY    ACCESSMODES   RECLAIMPOLICY   STATUS      CLAIM     STORAGECLASS    REASON    AGE
local-pv-ce05be60   1024220Ki   RWO           Delete          Available             local-storage             26s

$ kubectl describe pv local-pv-ce05be60
Name:		local-pv-ce05be60
Labels:		<none>
Annotations:	pv.kubernetes.io/provisioned-by=local-volume-provisioner-minikube-18f57fb2-a186-11e7-b543-080027d51893
StorageClass:	local-fast
Status:		Available
Claim:
Reclaim Policy:	Delete
Access Modes:	RWO
Capacity:	1024220Ki
NodeAffinity:
  Required Terms:
      Term 0:  kubernetes.io/hostname in [my-node]
Message:
Source:
    Type:	LocalVolume (a persistent volume backed by local storage on a node)
    Path:	/mnt/disks/vol1
Events:		<none>

    上面描述的 PV 可以通过引用 local-fast storageClassName 声明和绑定到 PVC。

选项 2：手动创建本地持久化卷

有关示例 PersistentVolume 规范，请参阅Kubernetes 文档。

步骤 4：创建本地持久卷声明

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: example-local-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: local-storage

请替换以下元素以反映您的配置：

  • 卷所需的存储容量“5Gi”
  • “local-storage”，与本地 PV 关联的存储类名称应该用于满足此 PVC

对于试图声明 “Block” PV 的 “Block” volumeMode PVC，可以使用以下示例：

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: example-local-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  volumeMode: Block
  storageClassName: local-storage

请注意，此处唯一需要注意的字段是 volumeMode，它已被设置为“Block”。

最佳实践

  • 对于 IO 隔离，建议每个卷使用整个磁盘
  • 对于容量隔离，建议使用单个分区
  • 避免重新创建具有相同节点名称的节点，而仍然存在指定了该节点亲和性的旧 PV。否则，系统可能认为新节点包含旧的 PV。
  • 对于带有文件系统的卷，建议在 fstab 条目和该挂载点的目录名称中使用它们的 UUID（例如 ls -l/dev/disk/by-uuid 的输出）。这种做法可确保即使设备路径发生变化（例如，如果 /dev/sda1 在添加新磁盘时变为 /dev/sdb1），也不会错误地挂在本地卷。此外，这种做法将确保如果创建具有相同名称的另一个节点，则该节点上的任何卷都是唯一的，而不会误认为是具有相同名称的另一个节点上的卷。
  • 对于没有文件系统的 raw block 卷，使用唯一的 ID 作为符号链接名称。根据您的环境，/dev/disk/by-id/ 中的卷 ID 可能包含唯一的硬件序列号。否则，应该生成一个唯一的 ID。符号链接名称的唯一性将确保如果创建具有相同名称的另一个节点，则该节点上的任何卷都是唯一的，而不会误认为是具有相同名称的另一个节点上的卷。

删除/清理底层卷

当您想要停用本地卷时，以下是可能的工作流程。

  1. 停止使用卷的 pod
  2. 从节点中删除本地卷（即卸载、拔出磁盘等）
  3. 删除 PVC
  4. 供应商将尝试清理卷，但由于卷不再存在而会失败
  5. 手动删除 PV 对象

参考

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