PV与PVC

PV （Persistent Volume）描述的，是持久化存储数据卷。这个 API 对象主要定义的是一个持久化存储在宿主机上的目录，比如一个 NFS 的挂载目录。

而 PVC （Persistent Volume Claim）描述的，则是 Pod 所希望使用的持久化存储的属性。比如，Volume 存储的大小、可读写权限等等。

PVC是和PV配合使用的。在普通开发人员需要使用存储时，他不知道K8s中到底有那些存储空间可以使用，也不需要知道。他所需要做的，仅仅：1. 定义一个 PVC，声明想要的 Volume 的属性：2. 在应用的Pod中，声明使用这个PVC。

PV与PVC的关系类似于接口与接口的实现，开发人员只需使用接口即可，而不用关心接口的具体实现，而接口的实现（即存储对象的具体定义）由运维人员完成。这种解耦，就避免了因为向开发者暴露过多的存储系统细节而带来的隐患。此外，这种职责的分离，往往也意味着出现事故时可以更容易定位问题和明确责任，从而避免“扯皮”现象的出现。

用户创建的 PVC 要真正被容器使用起来，就必须先和某个符合条件的 PV 进行绑定。这里要检查的条件，包括两部分：

  • 第一个条件，当然是 PV 和 PVC 的 spec 字段。比如，PV 的存储（storage）大小，就必须满足 PVC 的要求。

  • 而第二个条件，则是 PV 和 PVC 的 storageClassName 字段必须一样。

PV与PVC是如何绑定的

在 Kubernetes 中，存在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，扮演的就是撮合 PV 和 PVC 的“红娘”的角色。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。

而所谓将一个 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，接下来 Kubernetes 只要获取到这个 PVC 对象，就一定能够找到它所绑定的 PV。

容器的持久化存储

容器的持久化存储，是通过为容器挂载“持久化volume”实现的。

所谓容器的 Volume，其实就是将一个宿主机上的目录，跟一个容器里的目录绑定挂载在了一起。而所谓的“持久化 Volume”，指的就是这个宿主机上的目录，具备“持久性”。即：这个目录里面的内容，既不会因为容器的删除而被清理掉，也不会跟当前的宿主机绑定。这样，当容器被重启或者在其他节点上重建出来之后，它仍然能够通过挂载这个 Volume，访问到这些内容。

大多数情况下，持久化 Volume 的实现，往往依赖于一个远程存储服务，比如：远程文件存储（比如，NFS、GlusterFS）、远程块存储（比如，公有云提供的远程磁盘）等等。

Kubernetes制备PV的过程

而 Kubernetes 需要做的工作，就是使用这些存储服务，来为容器准备一个持久化的宿主机目录，以供将来进行绑定挂载时使用。而所谓“持久化”，指的是容器在这个目录里写入的文件，都会保存在远程存储中，从而使得这个目录具备了“持久性”。

这个准备“持久化”宿主机目录的过程，我们可以形象地称为“两阶段处理”。

第一阶段称为Attach，即“挂载”。这个阶段，Kubernetes 会调用远程存储服务的 API，来为容器准备一个“持久化”目录。这个目录，会被挂载到宿主机上的某个目录上，比如 /var/lib/kubelet/pods/xxxx/volumes/kubernetes.io~nfs/pvc-xxxx。这个目录，就是 Kubernetes 为容器准备的“持久化”目录。

Attach 阶段完成后，为了能够使用这个远程磁盘，kubelet 还要进行第二个操作，即：格式化这个磁盘设备，然后将它挂载到宿主机指定的挂载点上。这个将磁盘设备格式化并挂载到 Volume 宿主机目录的操作，对应的正是“两阶段处理”的第二个阶段，我们一般称为：Mount。

Dynamic Provisioning机制

Dynamic Provisioning机制用来自动创建PV。这个机制工作的核心，在于一个叫做StorageClass的API对象。

而 StorageClass 对象的作用，其实就是创建 PV 的模板。具体地说，StorageClass 对象会定义如下两个部分内容：

  • 第一，PV 的属性。比如，存储类型、Volume 的大小等等。
  • 第二，创建这种 PV 需要用到的存储插件。比如，Ceph 等等。

有了这样两个信息之后，Kubernetes 就能够根据用户提交的 PVC，找到一个对应的 StorageClass 了。然后，Kubernetes 就会调用该 StorageClass 声明的存储插件，创建出需要的 PV。