Kubernetes (1.6) 中的存储类及其动态供给

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有状态容器的工作过程中，存储是一个关键问题，Kubernetes 对存储的管理提供了有力的支持。Kubernetes 独有的动态卷供给特性，实现了存储卷的按需创建。在这一特性面世之前，集群管理员首先要给云供应商或者存储供应商致电，来申请新的存储卷，然后创建持久卷（PersistentVolue），使其在 Kubernetes 中可见。而动态卷供给功能则实现了这两个步骤的自动化，让管理员无需再进行存储卷预分配。存储资源会依照 StorageClass 定义的方式进行供给。StorageClass 是对底层存储资源的抽象，包含了存储相关的参数，例如磁盘类型（标准类型和 SSD）。

StorageClass 的多种供给者（Previsioner），为 Kubernetes 提供了针对特定物理存储或云存储的访问能力。目前提供了多种开箱即用的存储支持，另外还有一些在 Kubernetes 孵化器中提供的其他存储支持。

在 Kubernetes 1.6 中，动态卷供给提升为稳定版（1.4 开始进入 Beta 版）。这在 Kubernetes 的存储自动化过程中是很重要的一步，让管理员能够控制资源的供给方式，让用户能够更专注于自己的应用。在上面提到的益处之外，在升级到 Kubernetes 1.6 之前，还需要了解一下这里涉及到的针对用户方面的变更。

Storage Class，定义和用法

StorageClass 是动态存储供给的基础，让集群管理员能够对底层存储进行抽象描述。而用户在 PVC (PersisitantVolumeClaim 持久卷申请)中指需要使用 "storageClassName" 参数就可以指定所需引用的 StorageClass。

下面的例子中，PVC 使用了一个名为 'gold' 的存储类。

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

管理员可以制定一个缺省的 StorageClass，有了缺省存储类的定义，用户就可以无需指定 storageClassName 直接创建 PVC，这样同时也减少了用户对底层存储进行理解的需要。在使用缺省 StorageClass 时，对 PVC 的操作有些细节需要注意。这些细节对于复用现有 PV （持久卷）是非常重要的。

  • 在升级 1.6 的时候，已经处于 Bound 状态的 PV 状态不变
    • 如果用户没有指定存储类，他也不会有关联的存储类。
    • 如果 PV 转为 "Available" 状态（例如删除了关联的 PVC 导致 PV 回收），则会按照下面的规则进行处理。
  • 如果没有给 PVC 指定 storageClassName，会使用缺省的 StorageClass。
    • 现有的没有指定缺省 Storage Class 标签 "Available" 状态的 PV，不会分配给 PVC。
  • 如果 PVC 中给 storageClassName 赋值为空字符串（""），就不会使用 Storage Class（就是说，动态卷供给功能无效）
    • 现有的 “Available” PV（没有指定 storageClassName）会被判定为可以帮到到这个 PVC。
  • 如果把 storageClassName 设置为一个特定的值，就会使用对应的存储类。
    • 已有的 “Available” 的属于该 storageClassName 的 PV 会被判定可以用于该 PVC。
    • 如果不存在对应的 Storage Class，则会导致该 PVC 的失败。

null 和 '' 的区别吧。

为了降低设置缺省 StorageClass 的负担，从 1.6 开始 Kubernetes 会使用 add-on manager 自动安装多个云提供商对应的 Storage Class，用户无需对其进行指派就可以在 PVC 中进行使用。

下表描述了不同云供应商所对应的缺省安装的 Storage Class。

云供应商缺省的 StorageClass 名称缺省的存储供给
Amazon Web Services gp2 aws-ebs
Microsoft Azure standard azure-disk
Google Cloud Platform standard gce-pd
OpenStack standard cinder
VMware vSphere thin vsphere-volume

上表描述的内容是符合多数用户的需要的。 另外还可以指定自己的缺省存储类： https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/change-default-storage-class

动态卷供给的回收策略

所有的 PV 都有各自的回收策略，这些策略决定了一个 PV 在被释放的时候的行为。因为动态卷供给功能的目的是自动化完成存储资源的整个生命周期，动态供给卷缺省的回收策略就是删除。这一位置，当一个 PVC 释放的时候，对应的动态供给卷就会从存储供应者这里进行删除。如果这不符合我们的需要，用户必须在卷供给之后定义该 PV 的回收策略。

如何变更动态供给卷的的回收策略

可以编辑 PV 对象的 persistentVolumeReclaimPolicy 字段，来对回收策略进行变更。

参考：https://kubernetes.io/docs/user-guide/persistent-volumes/#reclaim-policy

FAQ

如何使用缺省的 StorageClass

如果你的集群有符合需要的 StorageClass，然后你只需要使用 PVC，其他的工作就可以交给卷供给功能。这里不需要指定 storageClassName。

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

我能添加自己的 Storage Class 么？

是的，要创建自己的 Storage Class，首先要决定的是在集群中使用何种存储。接下来，创建一个 StorageClass 对象，调整参数使之适应具体需求。对大多数用户来说，创建这一对象的最简单方式就是编写一个 yaml 文件，然后使用 kubectl create -f。接下来的例子是 Google Cloud Platform 里创建一个名为 "gold" 的类型为 "pd-ssd" 的 Storage Class。因为系统中存在多个 Storage Class，管理员希望多数工作负载使用缺省的 Storage Class（"pd-standard"）。“gold” 可以用于对性能要求较高的工作负载。

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

我怎么检查缺省安装的 StorageClass ？

可以利用 kubectl 来完成这一任务。在下面的例子中会看到，有 "gold" 和 "standard" 两个 Storage Class。"gold" 是自定义的，"standard" 是由 Kubernetes 安装并设为缺省的。

$ 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

我能删除/关闭缺省的 Storage Class 么？

缺省的 Storage Class 是无法删除的。这些 Storage Class 是作为集群 Addons 安装的，如果被删除，他们会自动创建。

然而可以通过移除一个注解，来禁用“缺省”行为：storageclass.beta.kubernetes.io/is-default-class。

如果所有的 StorageClass 对象都没有被注解为缺省，那么没有指定 StorageClass 的 PVC 就无法触发自动供给，只能降级使用旧式的 PV 对象。

我能把现有的 PV 指定为某种 StorageClass 么？

是的，可以用编辑对象的方式，，给现存 PV 添加一个 storageClassName 字段，来为其指派 StorageClass。

删除一个 PVC 会发生什么？

如果一个卷是动态供给的，缺省的回收策略就是 “delete”，也就是删除。这就意味着缺省情况下，PVC 如果被删除，下面关联的 PV 和存储也会被删除。如果想要保留卷上的数据，必须在 PV 供给之后把回收策略从 "delete" 改为 "retain"。

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