【云原生 | 从零开始学Kubernetes】二十二、kubernetes持久化存储下

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【云原生 | 从零开始学Kubernetes】二十二、kubernetes持久化存储下 是泡泡 于2022-09-21 08:00:00发布 665 收藏 40 分类专栏: 从零开始学k8s 文章标签: kubernetes 云原生 docker 原力计划 从零开始学k8s 专栏收录该内容 28 篇文章 183 订阅 订阅专栏

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持久化存储下 k8s 持久化存储:hostPathk8s 持久化存储:nfsk8s 持久化存储: PVCk8s PV 是什么?k8s PVC 是什么?k8s PVC 和 PV 工作原理创建 pod,使用 pvc 作为持久化存储卷 写在最后

k8s 持久化存储:hostPath

hostPath Volume 是指 Pod 挂载宿主机上的目录或文件。 hostPath Volume 使得容器可以使用宿主 机的文件系统进行存储,hostpath(宿主机路径):节点级别的存储卷,在 pod 被删除,这个存储卷还是存在的,不会被删除,所以只要同一个 pod 被调度到同一个节点上来,在 pod 被删除重新被调度到这个节点之后,对应的数据依然是存在的。

#查看 hostPath 存储卷的用法 [root@k8smaster cjh]# kubectl explain pods.spec.volumes.hostPath KIND: Pod VERSION: v1 RESOURCE: hostPath <Object> DESCRIPTION: HostPath represents a pre-existing file or directory on the host machine that is directly exposed to the container. This is generally used for system agents or other privileged things that are allowed to see the host machine. Most containers will NOT need this. More info: https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes#hostpath Represents a host path mapped into a pod. Host path volumes do not support ownership management or SELinux relabeling. FIELDS: path <string> -required- type <string> node1和2下载tomcat #创建一个 pod,挂载 hostPath 存储卷 [root@k8smaster cjh]# vim hostpath.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-hostpath spec: containers: - image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent name: test-nginx volumeMounts: - mountPath: /test-nginx name: test-volume - image: tomcat imagePullPolicy: IfNotPresent name: test-tomcat volumeMounts: - mountPath: /test-tomcat name: test-volume volumes: - name: test-volume hostPath: path: /data1 #宿主机的目录 根下的data1 type: DirectoryOrCreate # DirectoryOrCreate 表示本地有/data1 目录,就用本地的,本地没有就会在 pod 调度到的节点自动创建一个 #更新资源清单文件 [root@k8smaster cjh]# kubectl apply -f hostpath.yaml pod/test-hostpath created #查看 pod 调度到了哪个物理节点 [root@k8smaster cjh]# kubectl get pods -o wide | grep hostpath test-hostpath 2/2 Running 0 31s 10.244.2.8 k8snode <none> <none> #由上面可以知道 pod 调度到了 node1 上,登录到 node1 机器,查看是否在这台机器创建了存储目录 [root@k8snode ~]# cd /data1/ [root@k8snode data1]# ll total 0 #上面可以看到已经创建了存储目录/data1,这个/data1 会作为 pod 的持久化存储目录 #在 node1 上的/data1 下创建一个目录 [root@k8snode data1]# mkdir paopao #测试存储卷是否可以正常使用,登录到 nginx 容器 [root@k8smaster cjh]# kubectl exec -it test-hostpath -c test-nginx -- /bin/bash root@test-hostpath:/# cd /test-nginx/ #/test-nginx/目录存在,说明已经把宿主机目录挂载到了容器里 root@test-hostpath:/test-nginx# ls paopao #测试存储卷是否可以正常使用,登录到 tomcat 容器 [root@k8smaster cjh]# kubectl exec -it test-hostpath -c test-tomcat -- /bin/bash bash-4.4# cd /test-tomcat/ #/test-tomcat/目录存在,说明已经把宿主机目录挂载到了容器里 bash-4.4# ls paopao #通过上面测试可以看到,同一个 pod 里的 test-nginx 和 test-tomcat 这两个容器是共享存储卷的。 hostpath 存储卷缺点: 单节点 pod 删除之后重新创建必须调度到同一个 node 节点,数据才不会丢失 可以用分布式存储: nfs,cephfs,glusterfs k8s 持久化存储:nfs

上节说的 hostPath 存储,存在单点故障,pod 挂载 hostPath 时,只有调度到同一个节点,数据才不会丢失。那可以使用 nfs 作为持久化存储。

1、搭建 nfs 服务 以 k8s 的控制节点作为 NFS 服务端 [root@k8smaster cjh]# yum install nfs-utils -y #在宿主机创建 NFS 需要的共享目录 [root@k8smaster cjh]# mkdir /data/volumes -pv pv是层级创建以及信息 mkdir: created directory ‘/data’ mkdir: created directory ‘/data/volumes’ #配置 nfs 共享服务器上的/data/volumes 目录 [root@k8smaster cjh]# systemctl start nfs [root@k8smaster cjh]# vim /etc/exports /data/volumes 192.168.11.0/24(rw,no_root_squash) #no_root_squash: 用户具有根目录的完全管理访问权限 #使 NFS 配置生效 [root@k8smaster cjh]# exportfs -arv exporting 192.168.11.0/24:/data/volumes [root@k8smaster cjh]# service nfs start Redirecting to /bin/systemctl start nfs.service #设置成开机自启动 [root@k8smaster cjh]# systemctl enable nfs #查看 nfs 是否启动成功 [root@k8smaster cjh]# systemctl status nfs Active: active (exited) since Tue 2022-07-12 23:48:29 PDT; 1min 33s ago 看到 nfs 是 active,说明 nfs 正常启动了 1 2节点也要下载nfs yum install nfs-utils -y systemctl enable nfs 在 node1 上手动挂载试试: [root@k8snode data1]# mkdir /test [root@k8snode data1]# mount 192.168.11.139:/data/volumes /test/ [root@k8snode data1]# df -h 192.168.11.139:/data/volumes 32G 6.4G 25G 21% /test #nfs 可以被正常挂载 #手动卸载: [root@k8snode data1]# umount /test #创建 Pod,挂载 NFS 共享出来的目录 Pod 挂载 nfs 的官方地址: https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/ [root@k8smaster cjh]# vim nfs.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-nfs-volume spec: containers: - name: test-nfs image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - containerPort: 80 protocol: TCP volumeMounts: - name: nfs-volumes mountPath: /usr/share/nginx/html volumes: - name: nfs-volumes nfs: path: /data/volumes server: 192.168.11.139 注:path: /data/volumes #nfs 的共享目录 server:192.168.40.180 是 master1 机器的 ip,这个是安装 nfs 服务的地址 #更新资源清单文件 [root@k8smaster cjh]# kubectl apply -f nfs.yaml pod/test-nfs-volume created #查看 pod 是否创建成功 [root@k8smaster cjh]# kubectl get pods -o wide | grep nfs test-nfs-volume 1/1 Running 0 10s 10.244.1.10 k8snode2 <none> <none> #登录到 nfs 服务器,在共享目录创建一个 index.html [root@k8smaster ~]# cd /data/volumes/ [root@k8smaster volumes]# ls [root@k8smaster volumes]# pwd /data/volumes [root@k8smaster volumes]# vim index.html Hello, Everyone My name is paopao #请求 pod,看结果 [root@k8smaster volumes]# curl 10.244.1.10 Hello, Everyone My name is paopao #通过上面可以看到,在共享目录创建的 index.html 已经被 pod 挂载了 #登录到 pod 验证下 [root@k8smaster volumes]# kubectl exec -it test-nfs-volume -- /bin/bash root@test-nfs-volume:/# cat /usr/share/nginx/html/index.html \Hello, Everyone My name is paopao #上面说明挂载 nfs 存储卷成功了,nfs 支持多个客户端挂载,可以创建多个 pod,挂载同一个 nfs服务器共享出来的目录;但是 nfs 如果宕机了,数据也就丢失了,所以需要使用分布式存储,常见的分布式存储有 glusterfs 和 cephfs k8s 持久化存储: PVC

参考官网: https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#access-modes

k8s PV 是什么?

PersistentVolume(PV)是群集中的一块存储,由管理员配置或使用存储类动态配置。 它是集群中的资源,就像 pod 是 k8s 集群资源一样。 PV 是容量插件,如 Volumes,其生命周期独立于使用 PV 的任何单个 pod。

k8s PVC 是什么?

PersistentVolumeClaim(PVC)是一个持久化存储卷,我们在创建 pod 时可以定义这个类型的存储卷。 它类似于一个 pod。 Pod 消耗节点资源,PVC 消耗 PV 资源。 Pod 可以请求特定级别的资源(CPU和内存)。 pvc 在申请 pv 的时候也可以请求特定的大小和访问模式(例如,可以一次读写或多次只读)。

k8s PVC 和 PV 工作原理

PV 是群集中的资源。 PVC 是对这些资源的请求。PV 和 PVC 之间的相互作用遵循以下生命周期:

(1)pv 的供应方式

可以通过两种方式配置 PV:静态或动态。

静态的: 集群管理员创建了许多 PV。它们包含可供群集用户使用的实际存储的详细信息。它们存在于 Kubernetes API 中,可供使用。

动态的: 当管理员创建的静态 PV 都不匹配用户的 PersistentVolumeClaim 时,群集可能会尝试为 PVC 专门动态配置卷。此配置基于 StorageClasses,PVC 必须请求存储类,管理员必须创建并配置该类,以便进行动态配置。(基于存储类,必须提前创建)

(2)绑定

用户创建 pvc 并指定需要的资源和访问模式。在找到可用 pv 之前,pvc 会保持未绑定状态

(3)使用

a)需要找一个存储服务器,把它划分成多个存储空间;

b)k8s 管理员可以把这些存储空间定义成多个 pv;

c)在 pod 中使用 pvc 类型的存储卷之前需要先创建 pvc,通过定义需要使用的 pv 的大小和对应的访问模式,找到合适的 pv;

d)pvc 被创建之后,就可以当成存储卷来使用了,我们在定义 pod 时就可以使用这个 pvc 的存储卷

e)pvc 和 pv 它们是一一对应的关系,pv 如果被 pvc 绑定了,就不能被其他 pvc 使用了;

f)我们在创建 pvc 的时候,应该确保和底下的 pv 能绑定,如果没有合适的 pv,那么 pvc 就会处于 pending 状态。

(4)回收策略

当我们创建 pod 时如果使用 pvc 做为存储卷,那么它会和 pv 绑定,当删除 pod,pvc 和 pv 绑定就会解除,解除之后和 pvc 绑定的 pv 卷里的数据需要怎么处理,目前,卷可以保留,回收或删除:

Retain

Recycle (不推荐使用,1.15 可能被废弃了)

Delete

Retain 当删除 pvc 的时候,pv 仍然存在,处于 released 状态,但是它不能被其他 pvc 绑定使用,里面的数据还是存在的,当我们下次再使用的时候,数据还是存在的,这个是默认的回收策略

Delete 删除 pvc 时即会从 Kubernetes 中移除 PV,也会从相关的外部设施中删除存储资产

创建 pod,使用 pvc 作为持久化存储卷 1、创建 nfs 共享目录 #在宿主机创建 NFS 需要的共享目录 [root@k8smaster ~]# mkdir /data/volume_test/v{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10} -p #配置 nfs 共享宿主机上的/data/volume_test/v1..v10 目录 [root@k8smaster ~]# vim /etc/exports /data/volumes 192.168.11.0/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v1 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v2 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v3 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v4 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v5 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v6 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v7 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v8 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v9 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) /data/volume_test/v10 192.168.11.139/24(rw,no_root_squash) #重新加载配置,使配置成效 [root@k8smaster ~]# exportfs -arv exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v10 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v9 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v8 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v7 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v6 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v5 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v4 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v3 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v2 exporting 192.168.11.139/24:/data/volume_test/v1 exporting 192.168.11.0/24:/data/volumes 2、如何编写 pv 的资源清单文件 #查看定义 pv 需要的字段 [root@k8smaster ~]# kubectl explain pv KIND: PersistentVolume VERSION: v1 DESCRIPTION: PersistentVolume (PV) is a storage resource provisioned by an administrator. It is analogous to a node. More info: https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes FIELDS: apiVersion <string>s kind <string> metadata <Object> spec <Object> #查看定义 nfs 类型的 pv 需要的字段 [root@k8smaster ~]# kubectl explain pv.spec.nfs KIND: PersistentVolume VERSION: v1 RESOURCE: nfs <Object> DESCRIPTION: NFS represents an NFS mount on the host. Provisioned by an admin. More info: https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes#nfs Represents an NFS mount that lasts the lifetime of a pod. NFS volumes do not support ownership management or SELinux relabeling. FIELDS: path <string> -required- readOnly <boolean> server <string> -required- 3、创建 pv 参考:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#reclaiming ReadWriteOnce 卷可以被一个节点以读写方式挂载。 ReadWriteOnce 访问模式也允许运行在同一节点上的多个 Pod 访问卷。 ReadOnlyMany 卷可以被多个节点以只读方式挂载。 ReadWriteMany 卷可以被多个节点以读写方式挂载。 ReadWriteOncePod 卷可以被单个 Pod 以读写方式挂载。 如果你想确保整个集群中只有一个 Pod 可以读取或写入该 PVC, 请使用ReadWriteOncePod 访问模式。这只支持 CSI 卷以及需要 Kubernetes 1.22 以上版本。 [root@xianchaomaster1 ~]# vim pv.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v1 spec: capacity: storage: 1Gi #pv 的存储空间容量 accessModes: ["ReadWriteOnce"] #访问模式 nfs: path: /data/volume_test/v1 #把 nfs 的存储空间创建成 pv server: 192.168.11.139 #nfs 服务器的地址 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v2 spec: capacity: storage: 2Gi accessModes: ["ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v3 spec: capacity: storage: 3Gi accessModes: ["ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v4 spec: capacity: storage: 4Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v5 spec: capacity: storage: 5Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v6 spec: capacity: storage: 6Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v7 spec: capacity: storage: 7Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v8 spec: capacity: storage: 8Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v9 spec: capacity: storage: 9Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v10 spec: capacity: storage: 10Gi accessModes: ["ReadWriteOnce","ReadWriteMany"] nfs: path: /data/volume_test/v1 server: 192.168.11.139 #更新资源清单文件 [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pv.yaml persistentvolume/v1 created persistentvolume/v2 created persistentvolume/v3 created persistentvolume/v4 created persistentvolume/v5 created persistentvolume/v6 created persistentvolume/v7 created persistentvolume/v8 created persistentvolume/v9 created persistentvolume/v10 created #查看 pv 资源 [root@k8smaster ~]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE v1 1Gi RWO Retain Available 29s v10 10Gi RWO,RWX Retain Available 29s v2 2Gi RWX Retain Available 29s v3 3Gi RWX Retain Available 29s v4 4Gi RWO,RWX Retain Available 29s v5 5Gi RWO,RWX Retain Available 29s v6 6Gi RWO,RWX Retain Available 29s v7 7Gi RWO,RWX Retain Available 29s v8 8Gi RWO,RWX Retain Available 29s v9 9Gi RWO,RWX Retain Available 29s #STATUS 是 Available,表示 pv 是可用的 [root@k8smaster ~]# cd /data/volume_test/ #pv目录 [root@k8smaster volume_test]# ls v1 v10 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 4、创建 pvc,和符合条件的 pv 绑定 [root@k8smaster ~]# vim pvc.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: my-pvc spec: accessModes: ["ReadWriteMany"] resources: requests: storage: 2Gi #更新资源清单文件 [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pvc.yaml persistentvolumeclaim/my-pvc created #查看 pv 和 pvc [root@k8smaster ~]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE v1 1Gi RWO Retain Available 5m8s v10 10Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v2 2Gi RWX Retain Bound default/my-pvc 5m8s v3 3Gi RWX Retain Available 5m8s v4 4Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v5 5Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v6 6Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v7 7Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v8 8Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s v9 9Gi RWO,RWX Retain Available 5m8s #STATUS 是 Bound,表示这个 pv 已经被 my-pvc 绑定了 [root@k8smaster ~]# kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE my-pvc Bound v2 2Gi RWX 32s pvc 的名字-绑定到 pv-绑定的是 v2 这个 pv-pvc 可使用的容量是 2G 5、创建 pod,挂载 pvc [root@k8smaster ~]# vim pod_pvc.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-pvc spec: containers: - name: nginx image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent volumeMounts: - name: nginx-html mountPath: /usr/share/nginx/html volumes: - name: nginx-html persistentVolumeClaim: claimName: my-pvc #更新资源清单文件 [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pod_pvc.yaml pod/pod-pvc created #查看 pod 状态 [root@k8smaster ~]# kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE pod-pvc 0/1 Running 0 5s #通过上面可以看到 pod 处于 running 状态,正常运行 #每次pvc和pv绑定,pv只认哪一个,如果pvc被删除,那么pv会进入释放状态(有数据)并且不让其他pvc绑定。如果原来的pv不能绑定,会自动找最接近需求的新的pv,如果找不到就会进入pending状态。 注:使用 pvc 和 pv 的注意事项 1、我们每次创建 pvc 的时候,需要事先有划分好的 pv,这样可能不方便,那么可以在创建 pvc 的时候直接动态创建一个 pv 这个存储类,pv 事先是不存在的 2、pvc 和 pv 绑定,如果使用默认的回收策略 retain,那么删除 pvc 之后,pv 会处于 released 状态,我们想要继续使用这个 pv,需要手动删除 pv,kubectl delete pv pv_name,删除 pv,不会删除 pv里的数据,当我们重新创建 pvc 时还会和这个最匹配的 pv 绑定,数据还是原来数据,不会丢失。 #先删除pod 不然删不掉pvc 删掉pvc之后再删pv 是这个顺序 如果不删除pod在用pvc的话是不让删除的 [root@k8smaster ~]# kubectl delete pods pod-pvc --grace-period=0 --force [root@k8smaster ~]# kubectl delete -f pvc.yaml persistentvolumeclaim "my-pvc" deleted [root@k8smaster ~]# kubectl delete -f pv.yaml [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pv.yaml [root@k8smaster ~]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE v1 1Gi RWO Retain Available 5s v10 10Gi RWO,RWX Retain Available 4s v2 2Gi RWX Retain Available 5s v3 3Gi RWX Retain Available 4s v4 4Gi RWO,RWX Retain Available 4s v5 5Gi RWO,RWX Retain Available 4s v6 6Gi RWO,RWX Retain Available 4s v7 7Gi RWO,RWX Retain Available 4s v8 8Gi RWO,RWX Retain Available 4s v9 9Gi RWO,RWX Retain Available 4s [root@k8smaster ~]# kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE my-pvc Bound v2 2Gi RWX 7s #还是和2绑定 #修改回收策略 [root@k8smaster ~]# kubectl explain pv.spec.persistentVolumeReclaimPolicy KIND: PersistentVolume VERSION: v1 FIELD: persistentVolumeReclaimPolicy <string> [root@k8smaster ~]# vim pv.yaml #修改第二个 apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: v2 spec: persistentVolumeReclaimPolicy: Delete [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pv.yaml [root@k8smaster ~]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE v1 1Gi RWO Retain Available 7s v10 10Gi RWO,RWX Retain Available 7s v2 2Gi RWX Delete Available 7s v3 3Gi RWX Retain Available 7s v4 4Gi RWO,RWX Retain Available 7s v5 5Gi RWO,RWX Retain Available 7s v6 6Gi RWO,RWX Retain Available 7s v7 7Gi RWO,RWX Retain Available 7s v8 8Gi RWO,RWX Retain Available 7s v9 9Gi RWO,RWX Retain Available 7s #变成delete了 测试一下更新pvc然后是否绑定等 [root@k8smaster ~]# kubectl apply -f pvc.yaml persistentvolumeclaim/my-pvc created [root@k8smaster ~]# kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE my-pvc Bound v2 2Gi RWX 11s #如果此时删除了pvc和pv,pv存储目录的数据文件不会丢失,如果想彻底清理,删除pvc,pv和目录存储的数据删除 写在最后

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