Kubernetes的Local Persistent Volumes使用小记

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关于Local Persistent Volumes

文中将Local Persistent Volumes简称为Local PV；

1. Kubernetes的Local PV自1.7版本进行alpha发布，在1.10版本beta发布，最终的正式发布(General Availability)是在1.14版本；
2. 一个Local PV对应指定节点上的一处本地磁盘空间；
3. 相比NFS之类的远程存储，Local PV提供了本地IO带来的更好性能；

和HostPath Volume的区别

Local PV出现之前，使用本地磁盘的方法是HostPath Volume，同为使用本地磁盘，区别在哪呢？

1. 最重要的区别，就是Local PV和具体节点是有关联的，这意味着使用了Local PV的pod，重启多次都会被Kubernetes scheduler调度到同一节点，而如果用的是HostPath Volume，每次重启都可能被Kubernetes scheduler调度到新的节点，然后使用同样的本地路径；
2. 当我们要用HostPath Volume的时候，既可以在PVC声明，又可以直接写到Pod的配置中，但是Local PV只能在PVC声明，对于PV资源，通常都有专人管理，这样就避免了Pod开发者擅自使用本地磁盘带来的冲突和风险；
3. 另外要注意的是，HostPath Volume和Local PV都是在使用本地磁盘，和常见的分布式文件系统相比，本地磁盘故障会导致数据丢失，保存重要数据请勿使用HostPath Volume和Local PV；

基本概念说完了，接下来实战体验；

实战环境信息

1. 操作系统：CentOS Linux release 7.8.2003 (Core)
2. kubernetes：1.15.3
3. helm：2.16.1

体验Local PV的步骤简述

本次实战的目标是快速创建Local PV，并验证该Local PV正常可用，全文由以下部分组成：

1. 创建Local PV；
2. 通过helm下载tomcat的chart；
3. 修改chart，让tomcat使用刚才创建的Local PV；
4. 部署tomcat；
5. 在服务器上检查文件夹已正常写入；

参考文章

如果您想了解Kubernetes和helm的更多信息，请参考：

1. 《kubespray2.11安装kubernetes1.15》；
2. 《部署和体验Helm(2.16.1版本)》；

准备完毕，开始实操；

创建PV

1. 在kubernetes工作节点创建文件夹给Local PV使用，我这是：/root/temp/202005/24/local-pv/
2. 给上述文件夹读写权限：chmod -R a+r,a+w /root/temp/202005/24/local-pv
3. 创建文件local-storage-pv.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /root/temp/202005/24/local-pv
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - node1

4. 关于local-storage-pv.yaml有以下几点需要注意：
   a. spec.storageClassName等于local-storage，后面的PVC中也要指定storageClassName等于local-storage；
   b. spec.nodeAffinity是必填参数，用于建立Local PV和节点的关系，spec.nodeAffinity.required,nodeSelectorTerms.matchExpressions.values的值包含node1，表示该Local PV可以在主机名为node1的节点创建；
5. 执行命令kubectl apply -f local-storage-pv.yaml，即可创建PV；
6. 执行kubectl describe pv example-pv检查是否创建成功，如下图红框所示，此PV已经可用：
   

使用PV

接下来通过helm部署tomcat，并且让tomcat使用上述Local PV，请确保helm已经装好;

1. 增加helm仓库(带有tomcat的仓库)：helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
2. 下载tomcat的chart：helm fetch bitnami/tomcat
3. chart下载成功后，当前目录出现tomcat配置压缩包tomcat-6.2.4.tgz，解压：tar -zxvf tomcat-6.2.4.tgz
4. 解压得到tomcat文件夹，进入后打开values.yaml文件，找到persistence节点，增加下图红框中的内容：
   
5. 在tomcat目录下执行命令：helm install --name-template tomcat001 -f values.yaml . --namespace hello-storageclass
6. 查看tomcat的pod和service情况，一切正常，并且端口映射到了宿主机的31835：
   
7. 浏览器访问宿主机IP:31835，出现tomcat欢迎页面：
   
8. 去目录/root/temp/202005/24/local-pv/检查磁盘使用情况，如下图，可见已分配给tomcat的PVC，并且写入了tomcat的基本数据：
   
9. 再次查看Local PV，发现状态已经改变：
   
   至此可以确认，tomcat用上了Local PV，数据被保存在宿主机的指定文件夹；

清理Local PV

1. 一般来说，清理PV要做如下操作：
   a. 删除pod，或者deployment；
   b. 删除pvc；
   c. 删除Local PV；
2. 这里由于用上了helm，因此通过helm将上述步骤1和2执行掉，既命令helm delete tomcat001
3. 再在local-storage-pv.yaml所在目录执行kubectl delete -f local-storage-pv.yaml即可删除Local PV；

至此，Local PV的学习和实践就完成了，如果您正在使用这种存储，希望本文能给您一些参考；

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