PV 与 PVC 状态迁移

2024-08-14 00:50 由 misakivv 发表于 #其他

一、概述

1、PV

定义：集群级别的资源。是集群中的一块存储，可以由管理员事先制备，或者使用存储类（Storage Class）来动态制备。持久卷是集群资源，就像节点也是集群资源一样。与节点相绑定。PV 持久卷和普通的 Volume 一样，也是使用卷插件来实现的，只是它们拥有独立于任何使用 PV 的 Pod 的生命周期。此 API 对象中记述了存储的实现细节，无论其背后是 NFS、iSCSI 还是特定于云平台的存储系统。

用途：PV 为应用提供持久化的存储空间，即使 Pod 被销毁或重新创建，数据仍然保留。

2、PVC

定义：命名空间（namespace）级别的资源。PVC 是用户对存储的请求。概念上与 Pod 类似。 Pod 会耗用节点资源，而 PVC 申领会耗用 PV 资源。 PVC 申领会请求特定的大小和访问模式

用途：PVC 允许用户请求特定大小和特性的存储空间，Kubernetes 自动将合适的 PV 与 PVC 匹配起来。

二、状态变化

操作	PV 状态	PVC 状态
创建 PV （单独）	Available	---
创建 PVC （单独）	---	Pending
等待绑定	Bound	Bound
删除 PV（delete命令 --> 真正删除）	Bound --> Terminating --> ---	Bound --> Lost
重新创建 PV	Available --> Bound	Lost --> Bound
删除 PVC	Released（Retain）/ Failed（Delete/Recycle）清理失败	---
删除 PV 的 claimRef	Released（Retain）--> Available	---
重建 PVC	Available --> Bound	Bound

三、实例

1、单独创建 PV

1.1、创建并应用 PV

kubectl apply -f task-pv.yaml

cat << EOF > task-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: task-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  local:
    path: /mnt/data/my-pv
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - k8s-node1
EOF

1.2、查看刚创建的 PV 状态

Available（可用）：表示可用状态，PV 刚被创建出来还未被任何 PVC 绑定

kubectl get pv task-pv

2、单独创建 PVC

2.1、创建并应用 PV

kubectl apply -f task-pvc.yaml

cat << EOF > task-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: task-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: manual
EOF

2.2、查看刚创建的 PVC 状态

Pending (待定)：当 PVC 被创建时，它会处于 Pending 状态，等待与合适的 PV 匹配。

kubectl get pvc task-pvc

3、等待绑定

PVC --- Bound (已绑定)：当 PVC 成功与 PV 匹配并绑定时，PVC 的状态变为 Bound。这意味着 PVC 已经准备好被 Pod 使用。

PV --- Bound（已绑定）：表示 PV 已经被 PVC 绑定

kubectl get pv task-pv
kubectl get pvc task-pvc

4、删除 PV

当我们尝试删除正在绑定的 PV 时会发现 delete 操作会一直卡住

因为 Kubernetes 试图保持 PV 和 PVC 之间的绑定关系，直到 PVC 被删除或者 PV 的状态被显式地更改

kubectl delete pv task-pv

4.1、查看 PV，PVC 状态

PV 没有被真正删除时，PV 处于 Terminating 状态，对 PVC 无影响还是 Bound 状态

kubectl get pvc task-pvc
kubectl get pv task-pv

4.2、真正删除 PV

想要真正删除 PV 需要修改 PV 中的 Finalizer 属性强制删除

kubectl edit pv task-pv

注释掉 finalizers: 及其值

4.3、查看PV PVC 状态

当编辑 PV 并删除 PV 中的 Finalizer 属性强制删除 PV 时 PVC 会变为 Lost 状态

kubectl get pvc task-pvc
kubectl get pv task-pv

5、重新创建 PV

5.1、重新创建之前与 PVC 绑定的 PV

PV 由刚创建的 Available --> Bound 绑定状态

PVC 由之前的 Lost 状态 --> Bound 绑定状态

过一会，会发现 PVC 和 PV 都变为 Bound 状态

kubectl apply -f task-pv.yaml

kubectl get pv task-pv

kubectl get pvc task-pvc

6、删除 PVC

这个时候的 PV 状态由自己定义的 persistentVolumeReclaimPolicy字段来决定

6.1、persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 时删除 PVC 查看 PV 状态

persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 时删除 PVC 与其绑定的 PV 处于Released 状态

kubectl delete pvc task-pvc

kubectl get pv task-pv

6.2、persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 时删除 PVC 查看 PV 状态

persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 时删除 PVC 与其绑定的 PV 处于 Failed 状态（清理失败）

kubectl get pv

6.3、persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 时删除 PVC 查看 PV 状态

persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 时删除 PVC 与其绑定的 PV 处于 Failed 状态（清理失败）

kubectl get pv

7、手动删除 PVC 引用

7.1、查看 PV 的 claimRef 属性

通过查看 PV 的 claimRef 属性，会发现其中还保留着 PVC 的绑定信息

kubectl get pv task-pv -o yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      {"apiVersion":"v1","kind":"PersistentVolume","metadata":{"annotations":{},"name":"task-pv"},"spec":{"accessModes":["ReadWriteOnce"],"capacity":{"storage":"1Gi"},"local":{"path":"/mnt/data/my-pv"},"nodeAffinity":{"required":{"nodeSelectorTerms":[{"matchExpressions":[{"key":"kubernetes.io/hostname","operator":"In","values":["k8s-node1"]}]}]}},"persistentVolumeReclaimPolicy":"Retain","storageClassName":"manual"}}
    pv.kubernetes.io/bound-by-controller: "yes"
  creationTimestamp: "2024-08-13T08:38:42Z"
  finalizers:
  - kubernetes.io/pv-protection
  name: task-pv
  resourceVersion: "98232"
  uid: 74442248-2aea-436d-9e66-45af7b36405a
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 1Gi
  claimRef:
    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    name: task-pvc
    namespace: default
    resourceVersion: "98206"
    uid: e0cb8efc-68a5-4044-8b63-9c633eeb4e6f
  local:
    path: /mnt/data/my-pv
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - k8s-node1
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  volumeMode: Filesystem
status:
  phase: Released

7.2、删除 claimRef 对 PVC 的引用

由于PVC只能和Available的状态的PV进行绑定。删除 claimRef 对 PVC 的引用，这个时候 Kubernetes 的 PV Controller watch 到 PV 变化后，就会将 PV 修改为 Available 状态，Available 状态的 PV 就可以被其他 PVC 绑定了。

删除 claimRef 部分

PV 会从 Released 状态变为 Available 状态

kind: PersistentVolume
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      {"apiVersion":"v1","kind":"PersistentVolume","metadata":{"annotations":{},"name":"task-pv"},"spec":{"accessModes":["ReadWriteOnce"],"capacity":{"storage":"1Gi"},"local":{"path":"/mnt/data/my-pv"},"node
Affinity":{"required":{"nodeSelectorTerms":[{"matchExpressions":[{"key":"kubernetes.io/hostname","operator":"In","values":["k8s-node1"]}]}]}},"persistentVolumeReclaimPolicy":"Retain","storageClassName":"manu
al"}}
    pv.kubernetes.io/bound-by-controller: "yes"
  creationTimestamp: "2024-08-13T08:52:58Z"
  finalizers:
  - kubernetes.io/pv-protection
  name: task-pv
  resourceVersion: "99447"
  uid: f89d6765-88fb-4b33-8dc1-157f25c7d798
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 1Gi
  local:
    path: /mnt/data/my-pv
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - k8s-node1
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  volumeMode: Filesystem
status:
  phase: Released

7.3、重建之前的 PVC 进行绑定

会发现集群中的 PV 与 PVC 立即进行了绑定都变为 Bound 状态

kubectl apply -f task-pvc.yaml

kubectl get pvc,pv

四、状态迁移图

1、PV 状态迁移图

1、创建好一个 PV 后 PV 就处于一个 Available 状态，当一个 PV 与一个 PVC 绑定的时候，这个 PV 就会进入 Bound 状态

2、一个处于 Bound 状态且回收策略时 Retain 的 PV ，其关联的 PVC 删除后，变为 Released ；回收策略为 Recycle/Delete 时清理失败会变为 Failed 状态

3、当删除 PV 的 claimRef （对 PVC 的引用）时，PV 由 Released 变为 Available

4、当 Recycle 失败时状态变为 Failed

5、通过手动删除 PVC 信息，状态由 Failed 变为 Available

2、PVC 状态迁移图

1、当 PVC 被创建时会短暂处于 Pending 状态等待集群中由匹配的 PV 与其绑定。当一个 Pending 的 PVC 成功与 PV 绑定时 PVC 的状态变为 Bound

2、当删除 PV 时分两种情况：第一种没有删除 PV 中的 Finalizer 属性时 PV 不会被删除 PVC 仍处于 Bound 状态；第二种删除了 PV 中的 Finalizer 属性时 PV 被强制删除导致 PVC 由 Bound 状态变为 Lost 状态

3、处于 Lost 状态的 PVC 再次与一个 PV 绑定后变为 Bound 状态