Kubernetes 1.6新特性系列 | 动态配置和存储类

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-06-16 06:42 122阅读 0赞

> 导读：  
> Dynamic Provisioning的目标是完全自动化存储资源的生命周期管理，让用户无需过多的关注存储的管理，可以按需求自动动态创建和调整存储资源。StorageClass本质上是底层存储介质的抽象：不同的存储介质拥有统一的表示和行为。
> 
> 作者注：这是五天深入理解Kubernetes新特性系列的第一篇。

存储(Storage)是运行有状态容器的关键要素，[Kubernetes][]提供了强大的原语来管理存储。动态卷配置(Dynamic provisioning)是Kubernetes的独有功能，它可以根据需要动态的创建存储卷。在动态配置之前，集群管理员必须手动调用云/存储服务提供商的接口来配置新的存储卷，然后创建PersistentVolume对象以在Kubernetes中表示和使用他们。通过动态配置，可以实现两个步骤的自动化，无须集群管理员预先配置存储资源，而是使用StorageClass对象制定的供应商来动态配置存储资源，具体请参考用户指南）。StorageClass本质上是为底层存储提供者描绘了蓝图，以及各种参数，例如磁盘类型（例如固态和标准磁盘）。

StorageClasses使用特定的存储平台或者云提供商为Kubernetes提供物理介质。多个存储配置以in-tree的形式（用户手册），但现在也支持out-of-tree配置器（请参阅kubernetes-incubator）。

在[Kubernetes 1.6][]正式版中，动态配置被提升至稳定版（[Kubernetes 1.4][]是Beta）。这是完成Kubernetes存储自动化愿景的一大重要进步，它允许集群管理员控制资源的配置，也能够让用户更好地专注应用开发。这些所有的有点，在使用Kubernetes 1.6之前，这些面向用户的变化都是非常重要的。

## 1、怎么使用Storage Classes ##

StorageClass是Dynamic Provisioning（动态配置）的基础，允许集群管理员位底层存储平台做定义抽象。用户只需在PersistentVolumeClaim(PVC)通过名字引用StorageClass即可。

apiVersion: v1
    
    kind: PersistentVolumeClaim
    
    metadata:
    
     name: mypvc
    
     namespace: testns
    
    spec:
    
     accessModes:
    
     - ReadWriteOnce
    
     resources:
    
       requests:
    
         storage: 100Gi
    
     storageClassName: gold

为了促进Dynamic Provisioning的使用，此功能允许集群管理指定默认的StorageClass。当Dynamic Provisioning存在时，用户可以创建一个PVC而不需要制定一个StorageClassName，进一步减少了用户用于关注底层存储提供者所需的精力。当使用默认的StorageClasses时，创建PersistentVolumeClaims(PV)，这一点尤为重要：

*  在Kubernetes 1.6中，已经跟PVCs绑定的PVs依然保持绑定：
    
     *  除非用户手动添加他们，否则，他们将不具有与他们相关联的StorageClass。
     *  如果PV变为“可用”，如果删除的PVC和对应的PV被回收，则它要接受如下约束：
 *  如果PVC中未指定StorageClassName，则默认的StorageClass将用于动态配置(Dynamic Provisioning)。
    
     *  如果存在并且“可用”，没有StorageClass标签的PV将不被考虑用于绑定到PVC。
 *  如果在PVC中将StorageClassName设置为空字符串(“”)，则不会使用存储类。（即：此PVC禁止使用动态配置）
    
     *  如果存在并且“可用”，PVs（没有指定StorageClassName），将被考虑用于绑定到PVC。
 *  如果StorageClassName设置为特定值，则将使用与之匹配的存储类。
    
     *  如果存在并且“可用”，匹配到StorageClassName的PV将被考虑用于绑定到PVC。
     *  如果不存在对应的存储类，PVC将失败。

为了减轻集群中默认StorageClasses的负担，从Kubernetes 1.6开始，Kubernetes为多个云提供商安装（通过add-on管理器）默认的StorageClasses。要使用这些默认的StorageClasses，用户不需要按名称引用他们，也就是说，不需要在PVC中指定StorageClassName，便可直接使用。

下面的表格显示不同的云提供商预安装的默认StorageClasses：

<table style="border-spacing:0px; border-collapse:collapse; font-size:12px; border-top-width:1px; border-top-style:solid; border-top-color:rgb(221,221,221); border-left-width:1px; border-left-style:solid; border-left-color:rgb(221,221,221); width:780px; margin-bottom:18px; color:rgb(85,85,85); font-family:&quot;Microsoft Yahei&quot;; line-height:25px"> 
 <thead style=""> 
  <tr style=""> 
   <th style="padding:5px 10px; text-align:center; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221); background-color:rgb(249,249,249)"> 云提供商</th> 
   <th style="padding:5px 10px; text-align:center; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221); background-color:rgb(249,249,249)"> 默认<span style="">StorageClasses Name</span></th> 
   <th style="padding:5px 10px; text-align:center; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221); background-color:rgb(249,249,249)"> 默认存储</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> Amazon Web Services</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> gp2</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> aws-ebs</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> Microsoft Auzer</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> standard</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> azure-disk</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> Google Cloud Platform</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> standard</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> gcd-pd</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> OpenStack</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> standard</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> cinder</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> VMware vSphere</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> thin</td> 
   <td style="padding:5px 10px; border-bottom-width:1px; border-bottom-style:solid; border-bottom-color:rgb(221,221,221); border-right-width:1px; border-right-style:solid; border-right-color:rgb(221,221,221)"> vsphere-volume</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于大多数用户来说，选择使用每个云提供商默认的提供的存储是“理智的”，如果想指定自己使用的默认存储方式，请参考用户手册。

## 2、动态配置卷和回收策略 ##

所有的PVs都有一个与之关联的回收策略，规定PV一旦从声明中解除后会发生什么（请参考用户指南）。由于自动化存储资源的生命周期管理，因此动态配置卷(Dynamic Provisioning Volume)的默认回收策略为“删除”。这意味着当PersistentVolumeClaim(PVC)被释放时，动态配置卷会被相应的删除，并且可能数据无法恢复。如果这不是所预期的行为，则在设置卷后，用户必须在相应的PersistentVolume(PV)对象上更改回收策略。

如何设置回收策略?

您可以通过修改PV对象中的persistentVolumeReclaimPolicy字段的值来修改PV的回收策略。更多的细节和不同的回收策略请参考用户手册。

## 3、FAQs ##

### A、如何使用默认的StorageClass？ ###

如果您的集群有一个默认的StorageClass能够满足您的需求，那么您剩下所有需要做的就是创建PersistentVolumeClaim(PVC)，剩下的都有默认的动态配置搞定，包括您无需去指定storageClassName：

apiVersion: v1
    
    kind: PersistentVolumeClaim
    
    metadata:
    
     name: mypvc
    
     namespace: testns
    
    spec:
    
     accessModes:
    
     - ReadWriteOnce
    
     resources:
    
       requests:
    
         storage: 100Gi

### B、能添加自己的StorageClass吗？ ###

当然可以。在添加自己的StorageClass之前，需要先确定动态配置能否在集群上工作。然后，创建一个StorageClass对象并通过设置参数来定制它。对很多用户来说，最简单的创建对象的方式就是通过编写一个yaml文件并通过kubectl create -f来创建。

下面的创建StorageClass的例子使用了Google Cloud Platform，创建了一个pd-ssd，名称为gold：

kind: StorageClass
    
    apiVersion: storage.k8s.io/v1
    
    metadata:
    
     name: gold
    
    provisioner: kubernetes.io/gce-pd
    
    parameters:
    
     type: pd-ssd

由于集群中可以存在多个类，因此管理员可以为大多数工作负载保存默认值（因为它使用pd-standard），为需要额外的工作负载保留gold类。

### C、是否已经安装了默认的StorageClass？ ###

您可以使用kubectl命令检查StorageClass对象。在下面的例子中有两个StorageClass：gold和standard。gold类是用户自定义的，standard类由Kubernetes默认安装。

$ kubectl get sc
    
    NAME                 TYPE
    
    gold                 kubernetes.io/gce-pd   
    
    standard (default)   kubernetes.io/gce-pd

$ kubectl describe storageclass standard
    
    Name:       standard
    
    IsDefaultClass: Yes
    
    Annotations: storageclass.beta.kubernetes.io/is-default-class=true
    
    Provisioner: kubernetes.io/gce-pd
    
    Parameters: type=pd-standard
    
    Events:         <none>

### D、能过删除/关闭默认的StorageClass？ ###

您不能删除默认的StorageClass，因为它是作为集群的add-on安装的，如果它被删除，会被重新安装。

当然，您可以停掉默认的StorageClass行为，通过删除annotation：storageclass.beta.kubernetes.io/is-default-class。

如果没有StorageClass对象标记默认的annotation，那么PersistentVolumeClaim对象（在不指定StorageClass情况下）将不自动触发动态配置。相反，它们将回到绑定可用的\*PersistentVolume(PV)\*的状态。

### E、能否将PVs与一个特殊的StorageClass绑定？ ###

可以。通过改变PV对象的storageClassName字段，可以将一个StorageClass与这个PV绑定。

### F、当删除PersistentVolumeClaim(PVC)会发生什么？ ###

如果一个卷是动态配置的卷，则默认的回收策略为“删除”。这意味着，在默认的情况下，当PVC被删除时，基础的PV和对应的存储也会被删除。如果需要保留存储在卷上的数据，则必须在PV被设置之后将回收策略从delete更改为retain。

> 作者及原文链接
> 
> 作者：Saad Ali & Michelle Au, Software Engineers, and Matthew De Lio, Product Manager, Google
> 
> 原文：[http://blog.kubernetes.io/2017/03/dynamic-provisioning-and-storage-classes-kubernetes.html][http_blog.kubernetes.io_2017_03_dynamic-provisioning-and-storage-classes-kubernetes.html]
> 
> [Kubernetes 1.6新特性系列 | 动态配置和存储类][Kubernetes 1.6_ _]  
>

[Kubernetes]: https://www.kubernetes.org.cn
[Kubernetes 1.6]: https://www.kubernetes.org.cn/tags/kubernetes1-6
[Kubernetes 1.4]: https://www.kubernetes.org.cn/tags/kubernetes1-4
[http_blog.kubernetes.io_2017_03_dynamic-provisioning-and-storage-classes-kubernetes.html]: http://blog.kubernetes.io/2017/03/dynamic-provisioning-and-storage-classes-kubernetes.html
[Kubernetes 1.6_ _]: https://www.kubernetes.org.cn/1857.html