kubernetes数据持久化
发表于：2025-01-23 作者：千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2025年01月23日，数据持久化就是将内存中的数据模型转换为存储模型,以及将存储模型转换为内存中的数据模型的统称. 数据模型可以是任何数据结构或对象模型,存储模型可以是关系模型、XML、二进制流等。Docker容器是有生命
千家信息网最后更新 2025年01月23日kubernetes数据持久化
数据持久化就是将内存中的数据模型转换为存储模型,以及将存储模型转换为内存中的数据模型的统称. 数据模型可以是任何数据结构或对象模型,存储模型可以是关系模型、XML、二进制流等。
Docker容器是有生命周期的，因此数据卷可以实现数据持久化
数据卷主要解决的问题：
- 数据持久性：当我们写入数据时，文件都是暂时性的存在，当容器崩溃后，host就会将这个容器杀死，然后重新从镜像创建容器，数据就会丢失
- 数据共享：在同一个Pod中运行容器，会存在共享文件的需求
存储类（Storage class）是k8s资源类型的一种，它是有管理员为管理PV更加方便创建的一个逻辑组，可以按照存储系统的性能高低，或者综合服务质量，备份策略等分类。不过k8s本身不知道类别到底是什么，它这是作为一个描述。
存储类的好处之一就是支持PV的动态创建，当用户用到持久性存储时，不必再去提前创建PV，而是直接创建PVC就可以了，非常的方便。
存储类对象的名称很重要，并且出了名称之外，还有3个关键字段
Provisioner（供给方）:
及提供了存储资源的存储系统。k8s内建有多重供给方，这些供给方的名字都以"kubernetes.io"为前缀。并且还可以自定义。
Parameters(参数)：存储类使用参数描述要关联到的存储卷，注意不同的供给方参数也不同。
reclaimPolicy:PV的回收策略，可用值有Delete(默认)和Retain
Volume：
emptyDir（空目录）：使用情况比较少，一般只做临时使用，类似Docker数据 持久化的：docker manager volume，该数据卷初始分配时，是一个空目录，同一个Pod中的容器可以对该目录有执行读写操作，并且共享数据
使用场景：在同一个Pod里，不同的容器，共享数据卷
如果容器被删除，数据仍然存在，如果Pod被删除，数据也会被删除
使用实例：
[root@master ~]# vim emptyDir.yamlapiVersion: v1kind: Podmetadata: name: producer-consumerspec: containers: - image: busybox name: producer volumeMounts: - mountPath: /producer_dir //容器内的路径 name: shared-volume //指定本地的目录名 args: - /bin/sh - -c - echo "hello k8s" > /producer_dir/hello; sleep 30000 - image: busybox name: consumer volumeMounts: - mountPath: /consumer_dir name: shared-volume args: - /bin/sh - -c - cat /consumer_dir/hello; sleep 30000 volumes: - name: shared-volume //这里的名字必须与上面的Pod的mountPath的name相对应 emptyDir: {} //定义数据持久化类型，即表示空目录[root@master ~]# kubectl applky -f emptyDir.yaml[root@master ~]# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGE producer-consumer 2/2 Running 0 14s[root@master ~]# kubectl logs producer-consumer consumer hello k8s//使用inspect查看挂载的目录在哪（查看Mount字段）
[root@master ~]# kubectl get pod -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESproducer-consumer 2/2 Running 0 69s 10.244.1.2 node01 //可以看到容器运行在node01上，在node01上找到这个容器并查看并查看详细信息[root@node01 ~]# docker psCONTAINER ID IMAGEf117beb235cf busybox13c7a18109a1 busybox[root@node01 ~]# docker inspect 13c7a18109a1 "Mounts": [ { "Type": "bind", "Source": "/var/lib/kubelet/pods/5225f542-0859-4a6a-8d99-1f23b9781807/volumes/kubernetes.io~empty-dir/shared-volume", "Destination": "/producer_dir", //容器内的挂载目录 "Mode": "", "RW": true, "Propagation": "rprivate"//再查看另一个容器[root@node01 ~]# docker inspect f117beb235cf "Mounts": [ { "Type": "bind", "Source": "/var/lib/kubelet/pods/5225f542-0859-4a6a-8d99-1f23b9781807/volumes/kubernetes.io~empty-dir/shared-volume", "Destination": "/consumer_dir", //容器内的挂载目录 "Mode": "", "RW": true, "Propagation": "rprivate"//可以看到两个容器使用的同一个挂载目录[root@node01 ~]# cd /var/lib/kubelet/pods/5225f542-0859-4a6a-8d99-1f23b9781807/volumes/kubernetes.io~empty-dir/shared-volume[root@node01 shared-volume]# lshello[root@node01 shared-volume]# cat hello hello k8s //将容器删除，验证目录是否存在
[root@node01 ~]# docker rm -f 13c7a18109a1 13c7a18109a1[root@node01 ~]# docker psCONTAINER ID IMAGEa809717b1aa5 busyboxf117beb235cf busybox//它会重新生成一个新的容器，来达到我们用户所期望的状态，所以这个目录还是存在的//删除Pod
[root@master ~]# kubectl delete pod producer-consumer[root@master ~]# ls /var/lib/kubelet/pods/5225f542-0859-4a6a-8d99-1f23b9781807/volumes/kubernetes.io~empty-dir/shared-volumels: 无法访问/var/lib/kubelet/pods/5225f542-0859-4a6a-8d99-1f23b9781807/volumes/kubernetes.io~empty-dir/shared-volume: 没有那个文件或目录//Pod删除后数据也会被删除hostPath Volume（使用场景也比较少）：类似Docker数据持久化的：bind mount
将Pod所在节点的文件系统上某一个文件或目录挂载进容器内
如果Pod被删除，数据会保留，相比较emptyDir会好一点，不过，一旦host崩溃，hostPath也无法访问
docker或者k8s集群本身的存储会采用hostPath这种方式
k8s集群中会有很多pod，如果都是用hostPath Volume的话管理起来很不方便，所以就用到了PV
Persistent Volume | PV（持久卷）提前做好的，数据持久化的数据存放目录
是集群中的一块存储空间，由集群管理员管理或者由Storage class（存储类）自动管理，PV和pod、deployment、Service一样，都是一个资源对象
PersistentVolume（PV）是集群中已由管理员配置的一段网络存储。 集群中的资源就像一个节点是一个集群资源。 PV是诸如卷之类的卷插件，但是具有独立于使用PV的任何单个pod的生命周期。 该API对象捕获存储的实现细节，即NFS，iSCSI或云提供商特定的存储系统
Psesistent Volume Claim | PVC（持久卷使用声明|申请）
PVC代表用户使用存储的请求，应用申请PV持久化空间的一个申请、声明。K8s集群可能会有多个PV，你需要不停的为不同的应用创建多个PV
它类似于pod。Pod消耗节点资源，PVC消耗存储资源。 pod可以请求特定级别的资源（CPU和内存）。 权限要求可以请求特定的大小和访问模式
官方文档有更详细的说明：https://www.kubernetes.org.cn/pvpvcstorageclass
基于NFS服务来做的PV
[root@master ~]# yum -y install nfs-utils (需要节点全部下载，会报挂载类型错误)[root@master ~]# yum -y install rpcbind[root@master ~]# mkdir /nfsdata[root@master ~]# vim /etc/exports/nfsdata *(rw,sync,no_root_squash)[root@master ~]# systemctl start rpcbind[root@master ~]# systemctl start nfs-server[root@master ~]# showmount -eExport list for master:/nfsdata *1.创建PV（实际的存储目录） 2.创建PVC 3.创建pod
创建PV资源对象：
[root@master ~]# vim nfs-pv.yamlapiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: test-pvspec: capacity: //PV容量的大小 storage: 1Gi accessModes: //PV支持的访问模式 - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle //PV的存储空间的回收策略是什么 storageClassName: nfs nfs: path: /nfsdata/pv1 server: 192.168.1.70[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-pv.yaml[root@master ~]# kubectl get pvNAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGEtest-pv 1Gi RWO Recycle Available nfs 9m30saccessModes: （PV支持的访问模式）
- ReadWriteOnce：能以读-写的方式mount到单个节点
- ReadWariteMany：能以读-写的方式mount到多个节点
- ReadOnlyOnce：能以只读的方式mount到单个节点
persistentVolumeReclaimPolicy：（PV的存储空间的回收策略是什么）
Recycle：自动清除数据
Retain：需要管理员手动回收
Delete：云存储专用。直接删除数据
PV和PVC相互的关联：通过的是storageClassName && accessModes
创建PVC
[root@master ~]# vim nfs-pvc.yamlapiVersion: v1kind: PersistentVolumeClaimmetadata: name: test-pvcspec: accessModes: //访问模式 - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi //申请的容量大小 storageClassName: nfs //向哪个PV申请[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-pvc.yaml[root@master ~]# kubectl get pvcNAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGEtest-pvc Bound test-pv 1Gi RWO nfs 14sPV的应用：
创建一个Pod资源：
[root@master ~]# vim pod.yamlkind: PodapiVersion: v1metadata: name: test-podspec: containers: - name: pod1 image: busybox args: - /bin/sh - -c - sleep 30000 volumeMounts: - mountPath: "/mydata" name: mydata volumes: - name: mydata persistentVolumeClaim: claimName: test-pvc[root@master ~]# kubectl apply -f pod.yaml之前创建PV的时候指定的挂载目录是/nfsdata/pv1，我们并没有创建pv1这个目录，所以这个pod是运行不成功的。
以下是排错方法：
- kubectl describe
- kubectl logs
- /var/log/messages
- 查看该节点的kubelet的日志
//使用kubectl describe[root@master ~]# kubectl describe pod test-podmount.nfs: mounting 192.168.1.70:/nfsdata/pv1 failed, reason given by server: No such file or directory //提示没有文件或目录创建目录，再查看pod状态：
[root@master ~]# mkdir /nfsdata/pv1NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATEStest-pod 1/1 Running 0 12m 10.244.1.3 node01 验证是否应用成功：
[root@master ~]# kubectl exec test-pod touch /mydata/hello[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/hello[root@master ~]# echo 123 > /nfsdata/pv1/hello [root@master ~]# kubectl exec test-pod cat /mydata/hello123删除Pod，验证回收策略（Recycle）：
[root@master ~]# kubectl delete pod test-pod[root@master ~]# kubectl delete pvc test-pvc[root@master ~]# kubectl get pvNAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGEtest-pv 1Gi RWO Recycle Available nfs 42h[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/[root@master ~]#//验证成功，数据已经回收通常情况下不会设置为自动删除，不然就和emptyDir就差不多了
删除pv，修改回收策略：
之前是先创建PV--->PVC--->Pod，现在调整一下，先创建PV--->---Pod--->PVC
[root@master ~]# vim nfs-pv.yaml persistentVolumeReclaimPolicy: Retain[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-pv.yaml [root@master ~]# kubectl get pvNAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGEtest-pv 1Gi RWO Retain Available nfs 7s[root@master ~]# kubectl apply -f pod.yaml [root@master ~]# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEtest-pod 0/1 Pending 0 5s //Pending正在被调度[root@master ~]# kubectl describe pod test-podEvents: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Warning FailedScheduling 41s (x2 over 41s) default-scheduler persistentvolumeclaim "test-pvc" not found//没有发现对应的pvc创建pvc[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-pvc.yaml[root@master ~]# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEtest-pod 1/1 Running 0 114s验证Retain（管理员手动删除）回收策略：
[root@master ~]# kubectl exec test-pod touch /mydata/k8s[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/k8s[root@master ~]# kubectl delete pod test-pod [root@master ~]# kubectl delete pvc test-pvc[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/k8s//可以看到并没有回收[root@master ~]# kubectl get pvNAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGEtest-pv 1Gi RWO Retain Available nfs 6smysql对数据持久化的应用：
//这里就不再创建PV，PVC了，用之前的就行
[root@master ~]# kubectl apply -f nfs-pvc.yaml [root@master ~]# kubectl get pvcNAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGEtest-pvc Bound test-pv 1Gi RWO nfs 7s创建Deploment资源对象，mysql容器
[root@master ~]# vim mysql.yamlapiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: test-mysqlspec: selector: matchLabels: //基于等值的标签 app: mysql template: metadata: labels: app: mysql spec: containers: - image: mysql:5.6 name: mysql env: - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD value: 123.com volumeMounts: - name: mysql-storage mountPath: /var/lib/mysql volumes: - name: mysql-storage persistentVolumeClaim: claimName: test-pvc[root@master ~]# kubectl get deployments.NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGEtest-mysql 1/1 1 1 61s进入容器创建数据，验证是否应用PV：
[root@master ~]# kubectl get pod -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATEStest-mysql-569f8df4db-fnnxc 1/1 Running 0 32m 10.244.1.5 node01 [root@master ~]# kubectl exec -it test-mysql-569f8df4db-fnnxc -- mysql -u root -p123.commysql> create database yun33; //创建数据库mysql> use yun33; //选择使用数据路Database changedmysql> create table my_id( id int(4)); 创建表mysql> insert my_id values(9527); //在表中插入数据mysql> select * from my_id; //查看表中所有数据+------+| id |+------+| 9527 |+------+1 row in set (0.00 sec)[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/auto.cnf ibdata1 ib_logfile0 ib_logfile1 k8s mysql performance_schema yun33 关闭node01节点，模拟节点宕机：
[root@master ~]# kubectl get pod -o wide -wNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATEStest-mysql-569f8df4db-fnnxc 1/1 Running 0 36m 10.244.1.5 node01 test-mysql-569f8df4db-fnnxc 1/1 Terminating 0 38m 10.244.1.5 node01 test-mysql-569f8df4db-2m5rd 0/1 Pending 0 0s test-mysql-569f8df4db-2m5rd 0/1 Pending 0 0s node02 test-mysql-569f8df4db-2m5rd 0/1 ContainerCreating 0 0s node02 test-mysql-569f8df4db-2m5rd 1/1 Running 0 2s 10.244.2.4 node02 [root@master ~]# kubectl get pod -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATEStest-mysql-569f8df4db-2m5rd 1/1 Running 0 20s 10.244.2.4 node02 test-mysql-569f8df4db-fnnxc 1/1 Terminating 0 38m 10.244.1.5 node01 验证：在node02上新生成的pod，它内部是否有我们创建的数据
[root@master ~]# kubectl exec -it test-mysql-569f8df4db-2m5rd -- mysql -u root -p123.commysql> show databases;+--------------------+| Database |+--------------------+| information_schema || mysql || performance_schema || yun33 |+--------------------+4 rows in set (0.01 sec)mysql> use yun33;Reading table information for completion of table and column namesYou can turn off this feature to get a quicker startup with -ADatabase changedmysql> show tables;+-----------------+| Tables_in_yun33 |+-----------------+| my_id |+-----------------+1 row in set (0.01 sec)mysql> select * from my_id;+------+| id |+------+| 9527 |+------+1 row in set (0.01 sec)[root@master ~]# ls /nfsdata/pv1/auto.cnf ibdata1 ib_logfile0 ib_logfile1 k8s mysql performance_schema yun33
数据
存储
容器
目录
资源
节点
管理
模型
集群
策略
验证
对象
文件
应用
管理员
不同
供给方
方式
模式
空间
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