使用持久卷（PersistentVolumes）存储应用程序数据

介绍

在本实验中，你将学习如何在 Kubernetes 中使用持久卷（PersistentVolumes）来存储应用程序数据。

PersistentVolumes（PV）是 Kubernetes 资源，代表集群中的一块网络存储。它们可以用于独立于容器生命周期的方式存储应用程序数据。这意味着即使容器被终止或迁移到另一个节点，数据依然能够得到保留。

在本实验中，你将创建一个 PersistentVolume，并用它来存储来自简单 Web 应用程序的数据。接着，你将修改应用程序，使其使用 PersistentVolumeClaim（PVC）来访问该 PersistentVolume。最后，你将修改 PVC 以请求特定的存储资源。

启动 Minikube 集群

在创建资源之前，你需要一个运行中的 Kubernetes 集群。Minikube 是一个运行在本地机器上的轻量级 Kubernetes 环境。

导航至工作目录：

打开终端并进入默认的项目文件夹：
```
cd /home/labex/project
```
启动 Minikube：

启动 Minikube 来初始化一个 Kubernetes 集群：
```
minikube start
```
- 此命令会在你的本地机器上设置一个单节点的 Kubernetes 集群。
- 根据你系统的性能，Minikube 可能需要几分钟才能启动完成。
验证 Minikube 是否在运行：

检查 Minikube 集群的状态：
```
minikube status
```
- 检查诸如 kubelet 和 apiserver 等组件的状态是否显示为 Running。
- 如果集群未运行，请重新执行 minikube start。

如果在启动 Minikube 时遇到问题，如有必要，可以使用 minikube delete 重置环境。

创建 PersistentVolume

在此步骤中，你将创建一个可用于存储数据的 PersistentVolume。你需要创建一个名为 pv.yaml 的 YAML 文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:
    path: /mnt/data

该文件创建了一个容量为 1Gi、访问模式为 ReadWriteOnce 的 PersistentVolume。hostPath 字段指定数据将存储在宿主机上的 /mnt/data 路径。persistentVolumeReclaimPolicy 字段设置为 Retain（保留），这意味着即使 PersistentVolume 被删除，数据也会被保留。

使用以下命令将 PersistentVolume 应用到你的集群中：

kubectl apply -f pv.yaml

部署一个简单的 Web 应用程序

在此步骤中，你将部署一个简单的 Web 应用程序，它会将数据存储你在步骤 1 中创建的 PersistentVolume 上。你需要创建一个名为 web-app.yaml 的 YAML 文件，内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: web-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-app
    spec:
      containers:
        - name: web-app
          image: nginx
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /usr/share/nginx/html/data
      volumes:
        - name: data
          persistentVolumeClaim:
            claimName: my-pvc

此文件创建了一个包含一个副本的 Deployment 以及一个运行 nginx 镜像的容器。volumeMounts 字段指定容器应将 PersistentVolume 挂载到 /usr/share/nginx/html/data 路径。volumes 字段指定容器应使用名为 my-pvc 的 PersistentVolumeClaim。

使用以下命令将该 Deployment 应用到你的集群中：

kubectl apply -f web-app.yaml

创建 PersistentVolumeClaim

在此步骤中，你将创建一个 PersistentVolumeClaim，用于向你在步骤 1 中创建的 PersistentVolume 请求存储空间。你需要创建一个名为 pvc.yaml 的 YAML 文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 500Mi

此文件创建了一个访问模式为 ReadWriteOnce 的 PersistentVolumeClaim，并向 PersistentVolume 请求 500Mi 的存储空间。

使用以下命令将 PersistentVolumeClaim 应用到你的集群中：

kubectl apply -f pvc.yaml

验证数据持久性

在此步骤中，你将验证数据是否已经持久化存储在 PersistentVolume 上。你将访问运行在容器中的 Web 应用程序，并向 PersistentVolume 写入一些数据。

首先，运行以下命令查找运行你应用程序的 Pod 名称：

kubectl get pods -l app=web-app

你应该能看到一个运行你应用程序的 Pod。请记下该 Pod 的名称。

接下来，运行以下命令在运行应用程序的容器中打开一个 Shell 会话：

kubectl exec -it pod-name -- /bin/sh

将 pod-name 替换为你刚才记下的 Pod 名称。

进入 Shell 会话后，运行以下命令添加一个 test.txt 文件：

echo "This is a test file." > /usr/share/nginx/html/data/test.txt

此命令在 PersistentVolume 的数据目录中创建一个名为 test.txt 的文件，内容为 "This is a test file."。

使用以下命令删除该 Web 应用程序：

kubectl delete deployment web-app

使用以下命令重新创建该 Web 应用程序：

kubectl apply -f web-app.yaml

使用以下命令验证你在数据目录中创建的文件是否仍然存在：

kubectl get pods -l app=web-app
kubectl exec pod-name -- cat /usr/share/nginx/html/data/test.txt

将 pod-name 替换为你刚才记下的 Pod 名称。

修改 PVC 存储资源

在此步骤中，你将修改 PVC 以从 PersistentVolume 请求特定的存储资源。你将修改 pvc.yaml 文件，将存储请求从 500Mi 改为 1Gi。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

在最后一行的存储类（storageclass）中添加 allowVolumeExpansion: true 字段。

kubectl edit storageclass standard

PVC 存储修改示例

使用以下命令将更新后的 PersistentVolumeClaim 应用到你的集群中：

kubectl delete deployment web-app
kubectl delete pvc my-pvc
kubectl apply -f web-app.yaml
kubectl apply -f pvc.yaml

总结

在本实验中，你学习了如何在 Kubernetes 中使用 PersistentVolumes 存储应用程序数据。你创建了一个 PersistentVolume，部署了一个使用该 PersistentVolume 的简单 Web 应用程序，创建了 PersistentVolumeClaim 来向 PersistentVolume 请求存储，并修改了 PersistentVolumeClaim 以请求特定的存储资源。你还验证了即使容器被终止或迁移到另一个节点，数据依然能够持久保存在 PersistentVolume 上。