K8s 存儲大冒險：攻克 Persistent Volumes 的秘笈

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  • Aug 05, 2024
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哈囉，各位 K8s 冒險家們！準備好開始一場驚險刺激的存儲大冒險了嗎？今天，我們要一起深入探索 Kubernetes 的神奇寶藏：Persistent Volumes（PV）！不要被這個名字嚇到，它其實就像是我們在雲端世界的超級儲物櫃，只是穿上了 Kubernetes 的酷炫外衣。

繫緊安全帶，我們的冒險即將啟程！

第一關：解密 Persistent Volumes 的真面目

想像一下，如果你的應用程式是一個喜歡收集各種奇珍異寶的探險家，那麼 Persistent Volumes 就是他隨身攜帶的魔法背包。不管冒險到哪裡，寶物都安全地躺在背包裡，不會不小心掉出來或被調皮的小妖精偷走。

在 Kubernetes 的奇幻國度裡，PV 就是這樣一個神奇的存儲空間：

  1. 持久性：就像記憶力超強的大象，資料不會因為 Pod 重啟或刪除而消失。
  2. 獨立性：PV 的生命週期獨立於使用它的 Pod，就像是租屋處和租客的關係。
  3. 可共享：多個 Pod 可以共用同一個 PV，就像是公寓的公共空間。

聽起來很厲害對吧？但是等等，這裡有個小陷阱！PV 雖然厲害，但它也需要一個好朋友 - Persistent Volume Claim（PVC）。PVC 就像是探險家的藏寶圖，告訴 Kubernetes 要如何找到並使用正確的 PV。

第二關：PV 和 PVC 的奇妙組合

讓我們用一個有趣的比喻來理解 PV 和 PVC：

  • PV 是魔法圖書館的書架
  • PVC 是神奇的借書單
  • Pod 是渴望知識的魔法學徒

當魔法學徒（Pod）想學習新魔法時，他不會直接衝到書架上亂翻。相反，他會先填寫一張神奇的借書單（PVC），上面寫著他想要的魔法書的類型和大小。然後圖書館管理員（Kubernetes）會根據這張借書單，從書架（PV）上找到合適的魔法書，並把它交給學徒。

來看看這個過程的 Markdown 表格版本：

角色魔法世界Kubernetes 世界
存儲空間魔法書架Persistent Volume (PV)
存儲請求神奇借書單Persistent Volume Claim (PVC)
使用者魔法學徒Pod
管理員圖書館管理員Kubernetes 系統

是不是突然覺得 PV 和 PVC 變得親切多了呢？

第三關：PV 的生命週期大冒險

PV 的一生可不簡單，它要經歷很多階段呢！就像一個魔法師從學徒成長為大法師的精彩歷程。讓我們來看看 PV 的奇幻人生：

  1. Provisioning（準備階段）：

    • 靜態準備：管理員手動創建 PV，就像提前準備好書架上的魔法書。
    • 動態準備：系統根據 PVC 自動創建 PV，就像圖書館能夠根據學徒需求即時變出新書。

  2. Binding（綁定階段）： PVC 找到合適的 PV 並綁定，就像魔法學徒拿到了心儀的魔法書。

  3. Using（使用階段）： Pod 開始使用 PV 中的存儲，魔法學徒開始學習書中的法術。

  4. Releasing（釋放階段）： Pod 用完後釋放 PV，魔法學徒學完後歸還魔法書。

  5. Reclaiming（回收階段）：

    • Retain（保留）：保留數據，等待管理員處理，就像珍貴的魔法書需要特別保管。
    • Delete（刪除）：刪除 PV 及其數據，相當於銷毀不再需要的魔法書。
    • Recycle（回收）：清空 PV，以供下次使用，就像給魔法書施加清除咒語，準備給下一位學徒使用。

看完是不是覺得 PV 的生活比我們想象的還要精彩呢？

第四關：PV 的常見問題大會診

好了，現在我們已經成為 PV 專家了！但是，就像所有的雲端冒險一樣，路上總會遇到一些棘手的情況。不用怕，讓我們一起來看看如何解決這些在 AKS 和 Amazon EKS 中常見的存儲難題：

問題1：PV 消失了！

症狀：明明在 AKS 或 EKS 中創建了 PV，但是 kubectl get pv 卻找不到，就像被雲霧遮蓋了一樣。

解決方案：

  1. 仔細檢查 PV 的 YAML 文件，確保沒有拼寫錯誤，特別是 Azure Disk 或 EBS 相關的參數。
  2. 確認是否真的執行了 kubectl apply 命令，有時候我們以為部署了，其實只是在草稿中。
  3. 使用 kubectl describe pv <pv-name> 查看詳細信息，尋找可能的錯誤信息，特別注意與雲服務提供商相關的錯誤。
  4. 檢查 Azure 或 AWS 控制台，確認對應的磁碟或存儲卷是否真的被創建。

問題2：PVC 和 PV 就是不來電

症狀：在 AKS 或 EKS 中，PVC 一直處於 Pending 狀態，就像雲端的存儲精靈在罷工。

解決方案：

  1. 確保 PV 和 PVC 的 storage class 匹配。在 AKS 中檢查 managed-premium 或 default，在 EKS 中檢查 gp2 或自定義的 storage class。
  2. 檢查 PV 和 PVC 的大小是否匹配，注意 Azure 和 AWS 可能有最小容量限制。
  3. 查看 PV 是否已經被其他 PVC 綁定，可能是其他命名空間的 PVC 捷足先登了。
  4. 檢查配額限制，AKS 和 EKS 都有磁碟數量和總容量的限制。

問題3：Pod 無法掛載 PV

症狀：在 AKS 或 EKS 中，Pod 啟動失敗，日誌顯示無法掛載卷，就像雲端的電梯壞掉了。

解決方案：

  1. 確認 PVC 已經成功綁定到 PV，使用 kubectl get pvc 檢查狀態。
  2. 仔細檢查 Pod 的 YAML 文件中的 volume 和 volumeMounts 配置，確保路徑正確。
  3. 查看節點上的存儲系統是否正常工作，可能需要檢查 Azure 或 AWS 的存儲服務狀態。
  4. 對於 AKS，檢查是否啟用了 Azure Disk 或 Azure File 的相關附加組件。對於 EKS，確保正確配置了 IAM 角色，允許 EKS 訪問 EBS。

問題4：數據跑路了

症狀：在 AKS 或 EKS 中重啟 Pod 後，之前存儲的數據不見了，就像被雲霧吞噬。

解決方案：

  1. 確保使用的是持久卷（PV）而不是臨時存儲（emptyDir）。
  2. 檢查 PV 的 Reclaim Policy，在雲環境中特別要小心 Delete 策略，它可能會導致 Azure Disk 或 EBS 卷被刪除。
  3. 利用 Azure 或 AWS 的快照功能定期備份重要數據。
  4. 對於 StatefulSet，確保使用了正確的 volumeClaimTemplates。

第五關：K8s 存儲專家的秘密武器

作為一名 K8s 存儲大師，我們還有一些秘密武器可以應對各種挑戰：

  1. StorageClass：自動化 PV 的創建過程，就像有一個會自動整理的魔法書架。
  2. Volume Snapshots：為 PV 創建快照，方便備份和恢復，就像給魔法書拍立得。
  3. CSI（Container Storage Interface）：使用標準接口，輕鬆集成各種存儲系統，就像一個通用的魔法接口。
  4. Rook：將 Ceph 等複雜的存儲系統變成 K8s 原生資源，就像把複雜的魔法陣簡化成簡單的咒語。

這些工具就像是魔法師的百寶袋，能夠幫助我們應對各種存儲挑戰！

第六關：AKS 和 EKS 環境下的 PV 探險

在 AKS 和 EKS 的世界裡，PV 的冒險變得更加刺激。想像一下，我們不是在本地的小池塘，而是在廣闊的雲海中遨遊：

  1. 雲端存儲的海洋： AKS 使用 Azure Disk 和 Azure File，而 EKS 主要使用 EBS 和 EFS。這就像是在不同的海域中航行，每個都有其獨特的風浪。

  2. 動態供應的魔法： both AKS 和 EKS 支持動態卷供應。這就像是能夠憑空變出新的島嶼：

    apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/azure-disk  # 或 ebs.csi.aws.com
parameters:
  storageaccounttype: Premium_LRS  # 對於 AKS
  type: gp2  # 對於 EKS

  3. 檢查雲端寶藏： 要查看 PV 的實際狀態，我們需要使用雲提供商的工具：

    • 對於 AKS：使用 Azure CLI 或 Azure 門戶
    • 對於 EKS：使用 AWS CLI 或 AWS 管理控制台

  4. 解決消失的存儲之謎： 如果 PV 似乎消失了，別慌！檢查以下幾點：

    • 在 AKS 中，查看 Azure Disk 或 Azure File Share 是否還存在
    • 在 EKS 中，檢查 EBS 卷或 EFS 文件系統是否完好

  5. 測試雲端存儲的威力： 在 Pod 中測試寫入數據：

    kubectl exec -it <pod-name> -- sh -c "echo 'cloud test' > /mnt/data/cloudfile.txt && ls -l /mnt/data"

    這就像是在雲端的畫布上作畫，看看它是否真的能持久保存。

  6. 權限和網絡的迷宮： 在雲環境中，別忘了檢查：

    • AKS：確保正確配置了 Managed Identities 或服務主體
    • EKS：檢查 IAM 角色和策略，確保 EKS 可以管理 EBS 或 EFS

記住，在 Docker Desktop 的世界裡，一切都是微縮的、虛擬的，但魔法的本質仍然不變。我們只需要用稍微不同的方式來施展我們的存儲魔法！

第七關：PV 問題排解思維導圖

讓我們用一個 Mermaid 思維導圖來總結 PV 問題的排解流程，這就像是我們的魔法問題解決樹：

mindmap root((PV 問題排解)) PV 不可見 檢查 YAML 確認 kubectl apply 查看 describe 輸出 檢查虛擬機內部((Docker Desktop)) PVC 綁定失敗 檢查 StorageClass 比較容量 檢查可用性 Pod 無法掛載 確認 PVC 綁定 檢查 Pod YAML 驗證節點存儲 檢查虛擬機存儲((Docker Desktop)) 數據丟失 避免使用 emptyDir 檢查 Reclaim Policy 定期備份 確認數據位置((Docker Desktop)) Docker Desktop 特定問題 檢查虛擬機路徑 使用 nsenter 進入虛擬機 檢查文件共享設置 重啟 Docker Desktop

這個思維導圖就像是我們的魔法問題解決樹，指引著我們如何破解各種 PV 的謎題！ 記住，在 AKS 和 EKS 的世界裡，我們有更多的能力，但也面臨著更複雜的挑戰。熟悉雲提供商的特定工具和服務，將使我們的 K8s 存儲冒險更加順利！

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