Kubernetes 1.24:卷扩充现在成为稳定功能

作者: Hemant Kumar (Red Hat)

卷扩充在 Kubernetes 1.8 作为 Alpha 功能引入, 在 Kubernetes 1.11 进入了 Beta 阶段。 在 Kubernetes 1.24 中,我们很高兴地宣布卷扩充正式发布(GA)。

此功能允许 Kubernetes 用户简单地编辑其 PersistentVolumeClaim 对象, 并在 PVC Spec 中指定新的大小,Kubernetes 将使用存储后端自动扩充卷, 同时也会扩充 Pod 使用的底层文件系统,使得无需任何停机时间成为可能。

如何使用卷扩充

通过编辑 PVC 的 spec 字段,指定不同的(和更大的)存储请求, 可以触发 PersistentVolume 的扩充。 例如,给定以下 PVC:

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: myclaim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi # 在此处指定新的大小

你可以指定新的值来替代旧的 1Gi 大小来请求扩充下层 PersistentVolume。 一旦你更改了请求的大小,可以查看 PVC 的 status.conditions 字段, 确认卷大小的调整是否已完成。

当 Kubernetes 开始扩充卷时,它会给 PVC 添加 Resizing 状况。 一旦扩充结束,这个状况会被移除。通过监控与 PVC 关联的事件, 还可以获得更多关于扩充操作进度的信息:

kubectl describe pvc <pvc>

存储驱动支持

然而,并不是每种卷类型都默认支持扩充。 某些卷类型(如树内 hostpath 卷)不支持扩充。 对于 CSI 卷, CSI 驱动必须在控制器或节点服务(如果合适,二者兼备) 中具有 EXPAND_VOLUME 能力。 请参阅 CSI 驱动的文档,了解其是否支持卷扩充。

有关支持卷扩充的树内(intree)卷类型, 请参阅卷扩充文档:扩充 PVC 申领

通常,为了对可扩充的卷提供某种程度的控制, 只有在存储类将 allowVolumeExpansion 参数设置为 true 时, 动态供应的 PVC 才是可扩充的。

Kubernetes 集群管理员必须编辑相应的 StorageClass 对象, 并将 allowVolumeExpansion 字段设置为 true。例如:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: gp2-default
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  secretNamespace: ""
  secretName: ""
allowVolumeExpansion: true

在线扩充与离线扩充比较

默认情况下,Kubernetes 会在用户请求调整大小后立即尝试扩充卷。 如果一个或多个 Pod 正在使用该卷, Kubernetes 会尝试通过在线调整大小来扩充该卷; 因此,卷扩充通常不需要应用停机。 节点上的文件系统也可以在线扩充,因此不需要关闭任何正在使用 PVC 的 Pod。

如果要扩充的 PersistentVolume 未被使用,Kubernetes 会用离线方式调整卷大小 (而且,由于该卷未使用,所以也不会造成工作负载中断)。

但在某些情况下,如果底层存储驱动只能支持离线扩充, 则 PVC 用户必须先停止 Pod,才能让扩充成功。 请参阅存储提供商的文档,了解其支持哪种模式的卷扩充。

当卷扩充作为 Alpha 功能引入时, Kubernetes 仅支持在节点上进行离线的文件系统扩充, 因此需要用户重新启动 Pod,才能完成文件系统的大小调整。 今天,用户的行为已经被改变,无论底层 PersistentVolume 是在线还是离线, Kubernetes 都会尽最大努力满足任何调整大小的请求。 如果你的存储提供商支持在线扩充,则无需重启 Pod 即可完成卷扩充。

下一步

尽管卷扩充在最近的 v1.24 发行版中成为了稳定版本, 但 SIG Storage 团队仍然在努力让 Kubernetes 用户扩充其持久性存储变得更简单。 Kubernetes 1.23 引入了卷扩充失败后触发恢复机制的功能特性, 允许用户在大小调整失败后尝试自助修复。 更多详细信息,请参阅处理扩充卷过程中的失败

Kubernetes 贡献者社区也在讨论有状态(StatefulSet)驱动的存储扩充的潜力。 这个提议的功能特性将允许用户通过直接编辑 StatefulSet 对象, 触发为 StatefulSet 提供存储的所有底层 PV 的扩充。 更多详细信息,请参阅通过 StatefulSet 支持卷扩充的改善提议。