k8s 存储类（StorageClass）创建与动态生成PV解析，（附带镜像）

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🏅个人专栏：《Kubernetes航线图：从船长到K8s掌舵者》 🏅

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在上一章节中，我们讲述了k8s 存储类（StorageClass）如何动态创建PV的原理，本期将介绍如何在k8s中完成这一个过程的实践，旨在帮助读者搭建起自己的k8s与StorageClass体系

一、关键点回顾

1、k8s概述

Kubernetes单词起源于希腊语, 是“舵手”或者“领航员、飞行员”的意思。

Kubernetes（简称K8s）的前世今生可以追溯到谷歌（Google）内部的一个项目，它起源于2003年，当时谷歌正面临着不断增长的应用程序和服务的管理挑战。这个项目最初被称为"Borg"，是一个早期的容器编排系统。Borg 的成功经验成为 Kubernetes 开发的契机。

有关k8s起源的介绍，请参考《初识K8s之前世今生、架构、组件、前景》这篇文章

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Kubernetes的优点包括可移植性、可伸缩性和扩展性。它使用轻型的YAML清单文件实现声明性部署方法，对于应用程序更新，无需重新构建基础结构。管理员可以计划和部署容器，根据需要扩展容器并管理其生命周期。借助Kubernetes的开放源代码API，用户可以通过首选编程语言、操作系统、库和消息传递总线来构建应用程序，还可以将现有持续集成和持续交付（CI/CD）工具集成。

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2、k8s存储类：storageclass

StorageClass是Kubernetes中的一种机制，它允许管理员定义一组存储卷的模板，以便动态地根据PVC的请求创建PV。使用StorageClass，管理员可以根据应用程序的需求，定义不同类型、性能和参数的存储卷模板，而不需要手动创建大量的PV。

StorageClass可以定义存储卷的类型、存储提供商、存储参数等信息，并将这些信息与一个特定的存储提供商或存储后端关联起来。当创建PVC并指定所需的存储类时，Kubernetes将根据存储类的定义自动创建满足要求的PV，并将其绑定到PVC上，从而实现存储资源的动态分配和管理。

通过使用StorageClass，管理员可以更加灵活地管理存储资源，提高资源利用率，减少手动操作的复杂性，降低维护成本，从而更好地满足不同应用的存储需求。

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3、NFS简介

NFS，即网络文件系统（Network File System），是一种用于在计算机系统之间共享文件和目录的协议。NFS最初由Sun公司开发，目前已经成为全球广泛使用的网络文件系统之一，无论是在企业内部网络还是在云计算环境中。

NFS允许远程计算机像访问本地文件一样访问和操作远程文件，从而方便了多台计算机之间的文件共享和协作。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。NFS不仅适用于Linux与Unix之间实现文件共享，也能实现Linux与Windows间的文件共享功能。

NFS服务器可以让PC将网络中的NFS服务器共享的目录挂载到本地端的文件系统中，这样，从本地端的系统来看，那个远程主机的目录就好像是自己的一个磁盘分区一样，使用上相当便利。

NFS的应用场景非常广泛，它可以用于办公环境，实现文件服务器的高可用性，保证数据的可靠传输和处理，提高工作效率；对于大型企业来说，NFS可以提供集中式的文件存储和管理，简化文件管理流程，降低运营成本。

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二、k8s集群搭建

1、资源准备

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k8s要求每个节点至少要有2核CPU和2G内存，并且关闭swap分区。实验环境建议硬盘空间40G以上，生产环境适当调整

2、集群搭建

这里搭建的k8s集群版本为v1.28.2，如果还未安装k8s，可以参考往期文章《深度解析：Kubernetes 1.28.2集群安装过程中的关键步骤》进行安装。

为了节省篇幅，我这里已经提前安装好了k8s集群

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三、NFS服务器搭建

1、NFS Server搭建

我们存储类使用的是NFS供应商，因此，需要搭建一台NFS服务器，用于存储数据，如果还未搭建NFS服务器，可以参考《搭建NFS服务器，部署k8s集群，并在k8s中使用NFS作为持久化储存》这篇文章

2、创建数据目录并授权

在NFS服务器上执行

mkdir /exports/data -p

vim /etc/exports

#添加以下内容
/exports/data *(rw,no_root_squash)

使配置生效

exportfs -arv

四、创建StorageClass

1、创建运行nfs-provisioner需要的sa账号

[root@master ~]# vim sa.yaml
# 输入以下内容
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nfs-provisioner

[root@master ~]# kubectl  apply -f sa.yaml 
serviceaccount/nfs-provisioner created

对刚刚创建的sa进行授权

[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding nfs-provisioner-clusterrolebinding --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=default:nfs-provisioner
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nfs-provisioner-clusterrolebinding created

2、部署 NFS Client Provisioner

在k8s Master节点新建部署NFS Client Provisioner的YAML文件，输入如下内容

kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: nfs-provisioner
spec:
  selector:
    matchLabels:
       app: nfs-provisioner
  replicas: 1
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-provisioner
    spec:
      serviceAccount: nfs-provisioner
      containers:
        - name: nfs-provisioner
          image: us.gcr.io/k8s-artifacts-prod/sig-storage/nfs-subdir-external-provisioner:v4.0.2
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          volumeMounts:
            - name: nfs-client
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME
              value: example.com/nfs
            - name: NFS_SERVER
              value: 192.168.40.132
            - name: NFS_PATH
              value: /exports/data
      volumes:
        - name: nfs-client
          nfs:
            server: 192.168.40.132
            path: /exports/data

所需镜像我已经放在资源《nfs-subdir-external-provisioner.tar》里了，大家可以下载后使用docker load -i 或** **ctr -n=k8s.io images import 命令导入到work节点。

创建NFS Client Provisioner

[root@master ~]# vim nfs-client.yaml
[root@master ~]# kubectl  apply -f nfs-client.yaml 
deployment.apps/nfs-provisioner created

3、创建StorageClass

编辑创建StorageClass的YAML文件

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storageclass
provisioner: example.com/nfs # 与上面 Deployment 中的 PROVISIONER_NAME 匹配
# parameters:
# #   archiveOnDelete: "false" # 可选，控制 PVC 删除时 PV 是否保留数据，默认为删除

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五、测试使用

1、创建PVC

创建一个PVC。使用刚刚创建的storageclass，看storageclass是否会动态生成PV

编辑创建PVC的YAML文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany # 或 ReadWriteOnce，取决于 NFS 共享配置
  storageClassName: nfs-storageclass
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi # 请求存储空间大小

创建PVC

[root@master ~]# kubectl apply -f  nfs-pvc.yaml

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2、创建Pod

创建一个Pod，使用刚刚创建的PVC

编辑YAML文件

[root@master ~]# vim pod.yaml

添加如下内容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  volumes:
    - name: my-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-nfs-pvc   #填写刚刚创建的PVC的名称
  containers:
    - name: my-container
      image: nginx
      ports:
      - containerPort: 80
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: my-volume

创建Pod

[root@master ~]# kubectl apply -f  pod.yaml 

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3、访问测试

在NFS服务器，cd到 /exports/data 数据目录下，查看动态生成的数据目录

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进入到刚刚创建的pod生成的数据目录下

新建一个首页文件

echo "hello storageclass" > index.html

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回到k8s Master节点上，查看刚刚创建的Pod的IP。并使用curl命令请求该Pod

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可以看到返回的结果就是我们刚刚在NFS服务器上创建的首页文件，证明测试成功

六、总结

现在，让我们回顾一下整个过程

1、storageclass创建的过程

1. 首先，我们搭建了NFS服务，用于存储数据
2. 其次，我们部署了 NFS Client Provisioner，它将作为供应商，为storageclass动态提供存储服务
3. 然后，创建了storageclass，存储类的作用是动态为PVC生成PV
4. 之后，我们创建了一个PVC，这个PVC使用storageclass作为存储
5. 最后，我们创建了一个Pod。并挂载了PVC。测试动态生成PV和持久化存储是否成功

2、Pod使用PVC的过程

• 首先，我们创建了一个Pod，并为Pod添加了数据卷，挂载到nginx家目录下，数据卷的类型为PVC
• PVC在创建时，会向storageclass申请一个PV，并进行绑定
• storageclass接到请求后，会向 nfs-provisioner供应商进行申请
• nfs-provisioner供应商收到请求后，就会在后端的NFS服务器的数据目录创建一个目录，并将目录供给个PV使用

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以上，就是storageclass动态生成PV的全部过程，如果您有不同的看法，欢迎您在评论区留言

💕💕💕每一次的分享都是一次成长的旅程，感谢您的陪伴和关注。希望这些关于Kubernetes的文章能陪伴您走过技术的一段旅程，共同见证成长和进步！😺😺😺

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