PV 與 PVC 狀態遷移

misakivv發表於2024-08-14

一、概述
- 1、PV
- 2、PVC
二、狀態變化
三、例項
- 1、單獨建立 PV
  - 1.1、建立並應用 PV
  - 1.2、檢視剛建立的 PV 狀態
- 2、單獨建立 PVC
  - 2.1、建立並應用 PV
  - 2.2、檢視剛建立的 PVC 狀態
- 3、等待繫結
- 4、刪除 PV
  - 4.1、檢視 PV，PVC 狀態
  - 4.2、真正刪除 PV
  - 4.3、檢視PV PVC 狀態
- 5、重新建立 PV
  - 5.1、重新建立之前與 PVC 繫結的 PV
- 6、刪除 PVC
  - 6.1、persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態
  - 6.2、persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態
  - 6.3、persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態
- 7、手動刪除 PVC 引用
  - 7.1、檢視 PV 的 claimRef 屬性
  - 7.2、刪除 claimRef 對 PVC 的引用
  - 7.3、重建之前的 PVC 進行繫結
四、狀態遷移圖
- 1、PV 狀態遷移圖
- 2、PVC 狀態遷移圖

一、概述

1、PV

定義：叢集級別的資源。是叢集中的一塊儲存，可以由管理員事先製備，或者使用儲存類（Storage Class）來動態製備。持久卷是叢集資源，就像節點也是叢集資源一樣。與節點相繫結。PV 持久卷和普通的 Volume 一樣，也是使用卷外掛來實現的，只是它們擁有獨立於任何使用 PV 的 Pod 的生命週期。此 API 物件中記述了儲存的實現細節，無論其背後是 NFS、iSCSI 還是特定於雲平臺的儲存系統。

用途：PV 為應用提供持久化的儲存空間，即使 Pod 被銷燬或重新建立，資料仍然保留。

2、PVC

定義：名稱空間（namespace）級別的資源。PVC 是使用者對儲存的請求。概念上與 Pod 類似。 Pod 會耗用節點資源，而 PVC 申領會耗用 PV 資源。 PVC 申領會請求特定的大小和訪問模式

用途：PVC 允許使用者請求特定大小和特性的儲存空間，Kubernetes 自動將合適的 PV 與 PVC 匹配起來。

二、狀態變化

操作	PV 狀態	PVC 狀態
建立 PV （單獨）	Available	---
建立 PVC （單獨）	---	Pending
等待繫結	Bound	Bound
刪除 PV（delete命令 --> 真正刪除）	Bound --> Terminating --> ---	Bound --> Lost
重新建立 PV	Available --> Bound	Lost --> Bound
刪除 PVC	Released（Retain）/ Failed（Delete/Recycle）清理失敗	---
刪除 PV 的 claimRef	Released（Retain）--> Available	---
重建 PVC	Available --> Bound	Bound

三、例項

1、單獨建立 PV

1.1、建立並應用 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、檢視剛建立的 PV 狀態

Available（可用）：表示可用狀態，PV 剛被建立出來還未被任何 PVC 繫結

kubectl get pv task-pv

2、單獨建立 PVC

2.1、建立並應用 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、檢視剛建立的 PVC 狀態

Pending (待定)：當 PVC 被建立時，它會處於 Pending 狀態，等待與合適的 PV 匹配。

kubectl get pvc task-pvc

3、等待繫結

PVC --- Bound (已繫結)：當 PVC 成功與 PV 匹配並繫結時，PVC 的狀態變為 Bound。這意味著 PVC 已經準備好被 Pod 使用。

PV --- Bound（已繫結）：表示 PV 已經被 PVC 繫結

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

4、刪除 PV

當我們嘗試刪除正在繫結的 PV 時會發現 delete 操作會一直卡住

因為 Kubernetes 試圖保持 PV 和 PVC 之間的繫結關係，直到 PVC 被刪除或者 PV 的狀態被顯式地更改

kubectl delete pv task-pv

4.1、檢視 PV，PVC 狀態

PV 沒有被真正刪除時，PV 處於 Terminating 狀態，對 PVC 無影響還是 Bound 狀態

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

4.2、真正刪除 PV

想要真正刪除 PV 需要修改 PV 中的 Finalizer 屬性強制刪除

kubectl edit pv task-pv

註釋掉 finalizers: 及其值

4.3、檢視PV PVC 狀態

當編輯 PV 並刪除 PV 中的 Finalizer 屬性強制刪除 PV 時 PVC 會變為 Lost 狀態

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

5、重新建立 PV

5.1、重新建立之前與 PVC 繫結的 PV

PV 由剛建立的 Available --> Bound 繫結狀態

PVC 由之前的 Lost 狀態 --> Bound 繫結狀態

過一會，會發現 PVC 和 PV 都變為 Bound 狀態

kubectl apply -f task-pv.yaml

kubectl get pv task-pv

kubectl get pvc task-pvc

6、刪除 PVC

這個時候的 PV 狀態由自己定義的 persistentVolumeReclaimPolicy欄位來決定

6.1、persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態

persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 時刪除 PVC 與其繫結的 PV 處於Released 狀態

kubectl delete pvc task-pvc

kubectl get pv task-pv

6.2、persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態

persistentVolumeReclaimPolicy: Delete 時刪除 PVC 與其繫結的 PV 處於 Failed 狀態（清理失敗）

kubectl get pv

6.3、persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 時刪除 PVC 檢視 PV 狀態

persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 時刪除 PVC 與其繫結的 PV 處於 Failed 狀態（清理失敗）

kubectl get pv

7、手動刪除 PVC 引用

7.1、檢視 PV 的 claimRef 屬性

透過檢視 PV 的 claimRef 屬性，會發現其中還保留著 PVC 的繫結資訊

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、刪除 claimRef 對 PVC 的引用

由於PVC只能和Available的狀態的PV進行繫結。刪除 claimRef 對 PVC 的引用，這個時候 Kubernetes 的 PV Controller watch 到 PV 變化後，就會將 PV 修改為 Available 狀態，Available 狀態的 PV 就可以被其他 PVC 繫結了。

刪除 claimRef 部分

PV 會從 Released 狀態變為 Available 狀態

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 進行繫結

會發現叢集中的 PV 與 PVC 立即進行了繫結都變為 Bound 狀態

kubectl apply -f task-pvc.yaml

kubectl get pvc,pv

四、狀態遷移圖

1、PV 狀態遷移圖

1、建立好一個 PV 後 PV 就處於一個 Available 狀態，當一個 PV 與一個 PVC 繫結的時候，這個 PV 就會進入 Bound 狀態

2、一個處於 Bound 狀態且回收策略時 Retain 的 PV ，其關聯的 PVC 刪除後，變為 Released ；回收策略為 Recycle/Delete 時清理失敗會變為 Failed 狀態

3、當刪除 PV 的 claimRef （對 PVC 的引用）時，PV 由 Released 變為 Available

4、當 Recycle 失敗時狀態變為 Failed

5、透過手動刪除 PVC 資訊，狀態由 Failed 變為 Available

2、PVC 狀態遷移圖

1、當 PVC 被建立時會短暫處於 Pending 狀態等待叢集中由匹配的 PV 與其繫結。當一個 Pending 的 PVC 成功與 PV 繫結時 PVC 的狀態變為 Bound

2、當刪除 PV 時分兩種情況：第一種沒有刪除 PV 中的 Finalizer 屬性時 PV 不會被刪除 PVC 仍處於 Bound 狀態；第二種刪除了 PV 中的 Finalizer 屬性時 PV 被強制刪除導致 PVC 由 Bound 狀態變為 Lost 狀態

3、處於 Lost 狀態的 PVC 再次與一個 PV 繫結後變為 Bound 狀態

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