存储管理1：理解PV、PVC对象

一个优秀的云计算项目自然少不了存储资源的管理。在kubernetes中，为了简化用户使用持久化存储的门槛，引入了一组叫作 Persistent Volume（PV）和Persistent Volume Claim（PVC）的 API 对象。

1.1、PV对象

PV对象用于描述集群中的存储资源。它主要定义了存储服务的访问信息（或实现细节），比如一个NFS服务的共享信息。通常情况下，PV对象是由集群管理员事先创建的，以供集群用户使用。比如，运维人员可以定义一个这样的NFS类型的PV，如下所示：

kind: PersistentVolume
apiVerson: v1
meatdata:
  name: nfs
spec:
  nfs:
    server: 10.244.1.4
    path: "/"
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: manual

有关PV对象更多的属性以及其它类型PV的定义方式可参考kubernetes官方文档。

1.2、PVC对象

PVC对象用于描述Pod所需要的持久化存储信息。比如，存储大小、访问权限等。PVC通常由要使用存储资源的用户创建，或者以PVC模板的形式出现在StatefulSet对象中，然后由StatefulSet控制器创建带编号的PVC。比如，开发人员可以声明一个1GB大小的PVC，如下：

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: nfs
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: manual

有关PVC对象更多的属性可参考kubernetes官方文档。

1.3、Pod使用PVC

PVC资源只有在和某个符合条件的PV绑定后，才能被Pod使用。这里的条件包括：

• 它们有相同的storageClassName；
• PV能满足PVC对存储资源的要求。比如，PV的存储大小能满足PVC的需要。

一旦PVC和PV绑定后，Pod就能像使用hostPath等常规类型的Volume一样，在自己的对象文件里声明它要使用的PVC，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    role: web-frontend
spec:
  containers:
  - name: web
    image: nginx
    ports:
      - name: web
        containerPort: 80
    volumeMounts:
        - name: nfs
          mountPath: "/usr/share/nginx/html"
  volumes:
  - name: nfs
    persistentVolumeClaim:
      claimName: nfs

可以看到，我们只需要在Pod对象的volumes字段中声明要使用的PVC的名字。当创建这个Pod时，kubelet就会把这个PVC所对应的PV，也就是一个NFS类型的Volume，挂载到Pod容器内的目录上。

1.4、PersistentVolumeController

在 Kubernetes 中，实际上存在着一个专门处理持久化存储的控制器，叫作 Volume Controller。这个 Volume Controller 维护着多个控制循环，其中有一个循环，其作用就是将PVC与某个符合条件的PV进行绑定。它的名字叫作 PersistentVolumeController。

PersistentVolumeController 会不断地查看当前每一个 PVC是不是已经处于 Bound（已绑定）状态。如果不是，那它就会遍历所有的、可用的 PV，并尝试将其与这个“单身”的 PVC 进行绑定。这样，Kubernetes 就可以保证用户提交的每一个 PVC，只要有合适的 PV 出现，它就能够很快进入绑定状态，从而结束“单身”之旅。

将一个 PV 与 PVC 进行“绑定”，其实就是将这个 PV 对象的名字，填在了 PVC 对象的 spec.volumeName 字段上。所以， Kubernetes 只要获取到这个 PVC 对象，就一定能够找到它所绑定的 PV。

1.5、小结

在Kubernetes中PVC和PV的设计，仍然符合“面向对象”的思想。其中，PVC是接口，用于描述用户所需要的存储（存储大小、读写权限等）；PV是实现，用于定义存储服务的访问信息（或实现细节）。PVC和PV之间相互独立，通过PersistentVolumeContronller就能将PVC和符合条件的PV进行绑定。

1.6、参考

https://time.geekbang.org/column/intro/100015201

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/persistent-volumes/