jimyag's Blog

KubeVirt RWO 云盘 Volume Migration 实测

KubeVirt RWO 云盘 Volume Migration 实测

本文验证 KubeVirt 的 Volume Migration:VM 运行时,把数据盘从一个静态 RWO PVC 迁移到另一个静态 RWO PVC。

这里没有把 NFS 伪装成 Ceph。测试集群没有 Ceph CSI/RBD,因此用两个 NFS 导出目录模拟源、目标后端,重点验证 KubeVirt 的卷迁移流程,以及迁移后数据和 PVC 状态是否正确。

结论先放在前面:迁移成功,目标 PVC 仍然是 RWO。Volume Migration 复制数据并切换 VM 的卷引用,不会把 RWO 自动变成 RWX。迁移完成后,VM 仍不能进行普通的共享存储热迁移。

Volume Migration 做什么

KubeVirt 的 Volume Migration 用于在 VM 运行时更换存储。源卷和目标卷需要提前准备好,KubeVirt 负责复制数据并更新 VM 的卷引用,不负责创建目标 PVC 或目标存储。

本次实验的关系是:

  flowchart LR
    A["VM 运行<br/>source PVC: RWO"] --> B["更新 datadisk<br/>claimName"]
    B --> C["KubeVirt Volume Migration<br/>VMIM Succeeded"]
    C --> D["target PVC: RWO"]
    D --> E["disk.img 哈希一致"]
    D -.-> F["普通 Live Migration 仍受限"]

两种 RWO Volume Migration 方式

RWO 卷迁移有两种资源模型,区别不在 KubeVirt 是否创建 VMIM,而在 VM 的卷引用和 PVC 的管理者:

对比项直接使用 PVC使用 DataVolume
VM 的卷引用persistentVolumeClaim.claimNamedataVolume.name
目标资源预先创建并绑定目标 PVC预先绑定目标 PVC,再创建同名 DV 接管
PVC 管理者没有 DV OwnerReferencePVC 的 controller OwnerReference 指向同名 DV
数据复制者KubeVirt Volume Migration仍然是 KubeVirt Volume Migration
CDI 的作用不参与管理 DV/PVC 的归属和就绪状态
迁移前检查PVC Bound、PV/PVC 是 RWOPVC Bound、DV Succeeded、OwnerReference 正确、没有 importer Pod

两种方式最后都不会把目标 RWO 变成 RWX。DataVolume 不是另一种数据复制引擎,它解决的是 PVC 的资源生命周期和归属问题。

测试环境

只记录本次用到的软件版本:

软件版本
kindv0.31.0
Kubernetesv1.35.0
KubeVirtv1.9.0
CDIv1.66.0
Kube-OVNv1.14.3

源、目标 PV 都是静态 PV,配置如下:

  • accessModes: ReadWriteOnce
  • volumeMode: Filesystem
  • persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  • 源、目标 PVC 分别绑定固定的 PV
  • 源、目标 PV 使用不同的 NFS 导出路径

NFS Deployment 使用 emptyDir 保存后端数据,只适合实验。它证明的是 KubeVirt 能否完成这条 Volume Migration 控制链,不证明 Ceph CSI/RBD 的 attach、detach 或 RBD image 语义。真实云盘环境还需要用实际 CSI 驱动单独验证。

实验文件已经提交到 k8sdev 0337aacd。

DataVolume 版本使用独立的实验目录,提交为 5aea5d4。

前置配置

Volume Migration 依赖 KubeVirt 的 LiveUpdate 和 LiveMigrate 配置。实验配置如下:

Loading GitHub file…

这个配置是 KubeVirt CR 的集群级配置,只应在专用实验集群或确认影响范围后应用。

相对于没有启用卷在线更新的 KubeVirt CR,关键新增项如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
diff --git a/KubeVirt CR b/KubeVirt CR
@@
+spec:
+  configuration:
+    vmRolloutStrategy: LiveUpdate
+  workloadUpdateStrategy:
+    workloadUpdateMethods:
+    - LiveMigrate

这是迁移前置条件,不是源 PVC 到目标 PVC 的数据切换本身。

先准备 NFS 模拟后端:

Loading GitHub file…

准备静态 RWO PV/PVC:

Loading GitHub file…

在目标集群中执行:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
export EXPERIMENT_ROOT=/tmp/rwo-volume-migration-nfs
git clone https://github.com/jimyag/k8sdev.git "$EXPERIMENT_ROOT"
git -C "$EXPERIMENT_ROOT" checkout 0337aacd803045fa21080702057a14894d328e9f
cd "$EXPERIMENT_ROOT/rwo-volume-migration-nfs"

kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 00-kubevirt-config.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 01-nfs.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  rollout status deployment/nfs-server --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 02-static-rwo-pv-pvc.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Bound \
  pvc/volume-migration-source pvc/volume-migration-target --timeout=180s

确认两组对象都是 Bound、ReadWriteOnce、Filesystem 后再启动 VM。不要只看 PVC 是不是 Bound,还要核对 PV/PVC 的 access mode、volume mode 和 reclaim policy。

方式一:KubeVirt 直接切换 PVC

这一种方式里,VM 直接引用源 PVC 和目标 PVC。目标 PVC 必须提前创建并绑定,KubeVirt 发现 VM 的 PVC 引用变化后,负责执行 Volume Migration。

真正改了什么

这次不是修改 PVC 的 accessModes,也不是修改 PV。真正触发 Volume Migration 的改动只有 VM 数据盘的 PVC 引用:

1
2
3
4
5
6
7
8
diff --git a/rwo-volume-migration-nfs/04-vm-source.yaml b/rwo-volume-migration-nfs/05-vm-target.yaml
--- a/rwo-volume-migration-nfs/04-vm-source.yaml
+++ b/rwo-volume-migration-nfs/05-vm-target.yaml
@@ -44,7 +44,7 @@ spec:
       - name: datadisk
         persistentVolumeClaim:
-          claimName: volume-migration-source
+          claimName: volume-migration-target

这段差异里,- 是迁移前的源 PVC,+ 是迁移后的目标 PVC。updateVolumesStrategy: Migration 在两个 VM 文件中都存在,并不是这次切换时才新增的字段。

可以按下面三层理解:

配置位置作用是否是本次切换的差异
KubeVirt CR开启 LiveUpdate 和 LiveMigrate前置配置
VM updateVolumesStrategy指定卷引用变化使用 Volume Migration源、目标文件都必须保留
VM datadisk.claimName从源 PVC 改为目标 PVC真正触发迁移的改动

因此,04-vm-source.yaml 和 05-vm-target.yaml 大部分内容相同,重点只看 datadisk 对应的 claimName。目标 PVC 必须提前创建并处于 Bound,KubeVirt 不会因为这个字段变化自动创建目标卷。

先验证源 PVC

源 PVC 先由一次性 Pod 挂载并写入一个文件:

Loading GitHub file…
1
2
3
4
5
6
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 03-seed-source.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Succeeded pod/seed-source --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration logs pod/seed-source
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  delete pod/seed-source --wait=true

这个 Pod 的作用是提前确认静态 PVC 能被节点挂载和写入,并不是给 VM 生成业务数据。RWO PVC 不能长期被这个 Pod 占用,所以检查完成后要删除它。

还有一个容易误判的地方:这里的 PVC 是 Filesystem,KubeVirt 会在挂载目录中使用 disk.img 作为 VM 数据盘。上面写入的 sentinel.txt 位于挂载目录根部,不等于 guest 文件系统里的文件,因此不能直接拿它作为迁移后的 VM 数据证明。最终校验比较 disk.img 的哈希。

启动 VM 并迁移数据盘

源卷版本的 VM:

Loading GitHub file…
1
2
3
4
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 04-vm-source.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  wait --for=condition=Ready vmi/volume-migration-vm --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration get vmi volume-migration-vm -o wide

此时 VM 使用 volume-migration-source。把 VM 清单中的数据盘改为目标 PVC:

Loading GitHub file…
1
2
3
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 05-vm-target.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  get vmim -l kubevirt.io/volume-update-migration=volume-migration-vm -w

需要看到 VMIM 进入 Succeeded,并检查 VM.status.volumeUpdateState:

1
2
3
4
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  get vmim -l kubevirt.io/volume-update-migration=volume-migration-vm -o yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  get vm volume-migration-vm -o yaml

本次实测结果:

  • VMIM kubevirt-workload-update-xbp7h 进入 Succeeded。
  • VM 仍在运行,VMI 从源节点切换到目标节点。
  • VM.status.volumeUpdateState.volumeMigrationState.migratedVolumes 记录了 volume-migration-source 到 volume-migration-target 的切换。
  • 源、目标 PVC 的 accessModes 都是 ReadWriteOnce,volumeMode 都是 Filesystem。

不要把“生成了 VMIM”当成完成证据。VMIM 还要等到 Succeeded,并且要继续检查目标卷中的数据。

校验目标数据

先停止 VM,让目标 RWO PVC 可以被检查 Pod 单独挂载:

1
2
3
4
5
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  patch vm volume-migration-vm --type=merge \
  -p '{"spec":{"runStrategy":"Halted"}}'
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  wait --for=delete vmi/volume-migration-vm --timeout=180s

目标校验 Pod:

Loading GitHub file…
1
2
3
4
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 06-check-target.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Succeeded pod/check-target --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration logs pod/check-target

输出中的目标文件为 disk.img,本次 SHA-256 是:

1
49bc20df15e412a64472421e13fe86ff1c5165e18b2afccf160d4dc19fe68a14

源、目标 disk.img 的哈希一致,说明这次迁移复制出的数据与源端一致。

方式二:DataVolume 管理 PVC

如果业务侧不是直接管理 PVC,而是通过 CDI 的 DataVolume 管理磁盘,就不能只把 VM 的 persistentVolumeClaim.claimName 换成另一个 PVC。VM 应该引用 DataVolume,PVC 的归属也要先交给对应的 DataVolume。

这里使用 CDI 的 DataVolume Claim Adoption:先创建并绑定静态目标 PVC,再创建同名 DataVolume,并加上 cdi.kubevirt.io/allowClaimAdoption: "true"。CDI 接管这个 PVC 后,会给 PVC 增加指向 DataVolume 的 controller OwnerReference,并把 DataVolume 标记为 Succeeded。这个过程不会创建 importer Pod,也不会初始化或覆盖已有数据。

因此,这种方式仍然分成两步:

  1. CDI 负责把已经存在的 PVC 纳入 DataVolume 的生命周期。
  2. KubeVirt 发现 VM 的 dataVolume.name 从源 DV 变成目标 DV 后,负责执行 Volume Migration。

先准备静态 PVC

源、目标 PV/PVC 的配置与前面的实验相同,都是 ReadWriteOnce、Filesystem、Retain。区别是这里的 PVC 会被同名 DataVolume 接管:

Loading GitHub file…
Loading GitHub file…

执行准备命令:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
export DV_EXPERIMENT_ROOT=/tmp/rwo-volume-migration-dv-nfs
git clone https://github.com/jimyag/k8sdev.git "$DV_EXPERIMENT_ROOT"
git -C "$DV_EXPERIMENT_ROOT" checkout 5aea5d4276ad4d38e344ad1fc7ae0bdb822723ea
cd "$DV_EXPERIMENT_ROOT/rwo-volume-migration-dv-nfs"

kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 00-kubevirt-config.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 01-nfs.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  rollout status deployment/nfs-server --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 02-static-rwo-pv-pvc.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Bound \
  pvc/volume-migration-dv-source pvc/volume-migration-dv-target --timeout=180s

先确认两个 PVC 都是 Bound,并且 PV/PVC 仍然是 ReadWriteOnce 和 Filesystem。

让 CDI 接管 PVC

源、目标 DataVolume 都必须与对应 PVC 使用相同的 namespace 和 name。source.blank: {} 在这里不是“清空磁盘”,而是让 DataVolume 在 Claim Adoption 场景下不执行导入;真正的数据仍然来自已经绑定的 PVC。

源 DataVolume:

Loading GitHub file…

目标 DataVolume:

Loading GitHub file…

先让 CDI 接管源 PVC,再启动 VM:

1
2
3
4
5
6
7
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 04-source-dv.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Succeeded \
  dv/volume-migration-dv-source --timeout=180s

kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  get pvc volume-migration-dv-source -o yaml

输出中应该能看到 PVC 的 controller OwnerReference 指向 DataVolume/volume-migration-dv-source。再检查 CDI 没有启动 importer:

1
2
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  get pod -l cdi.kubevirt.io/dataVolume=volume-migration-dv-source

这个查询没有 Pod 是预期结果。Claim Adoption 只建立资源管理关系,不负责复制数据。

真正触发迁移的改动

启动引用源 DataVolume 的 VM:

Loading GitHub file…
1
2
3
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 06-vm-source.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=condition=Ready vmi/volume-migration-dv-vm --timeout=180s

接着创建目标 DataVolume。目标 PVC 必须已经是 Bound,并且没有被其他对象控制:

1
2
3
4
5
6
7
8
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 05-target-dv.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Succeeded \
  dv/volume-migration-dv-target --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  get pvc volume-migration-dv-target -o yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  get pod -l cdi.kubevirt.io/dataVolume=volume-migration-dv-target

目标 PVC 的 OwnerReference 指向目标 DataVolume,且没有 importer Pod 后,再把 VM 的数据盘从源 DV 改为目标 DV:

Loading GitHub file…

这里的实际 diff 只有 DataVolume 引用变化:

1
2
3
4
5
6
7
8
diff --git a/rwo-volume-migration-dv-nfs/06-vm-source.yaml b/rwo-volume-migration-dv-nfs/07-vm-target.yaml
--- a/rwo-volume-migration-dv-nfs/06-vm-source.yaml
+++ b/rwo-volume-migration-dv-nfs/07-vm-target.yaml
@@
       - name: datadisk
         dataVolume:
-          name: volume-migration-dv-source
+          name: volume-migration-dv-target

应用目标 VM 并等待 VMIM 完成:

1
2
3
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 07-vm-target.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  get vmim -l kubevirt.io/volume-update-migration=volume-migration-dv-vm -w

DataVolume 方式的验证结果

本次实测结果如下:

  • 源、目标 DataVolume 都进入 Succeeded。
  • 目标 PVC 的 controller OwnerReference 指向同名目标 DataVolume。
  • 两个 DataVolume 都没有启动 importer Pod。
  • VMIM 进入 Succeeded,VM 的 migratedVolumes 记录了源 PVC 到目标 PVC 的切换。
  • 停止 VM 后挂载目标 PVC,disk.img 的 SHA-256 仍为 49bc20df15e412a64472421e13fe86ff1c5165e18b2afccf160d4dc19fe68a14。
  • 目标 PV/PVC 仍然是 ReadWriteOnce,并没有因为使用 DataVolume 变成 ReadWriteMany。

停止 VM 后可以用下面的清单检查目标磁盘:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  patch vm volume-migration-dv-vm --type=merge \
  -p '{"spec":{"runStrategy":"Halted"}}'
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=delete vmi/volume-migration-dv-vm --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab apply -f 08-check-target.yaml
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv \
  wait --for=jsonpath='{.status.phase}'=Succeeded \
  pod/check-target --timeout=180s
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration-dv logs pod/check-target
Loading GitHub file…

两种方式怎么选

直接使用 PVC 的方式更简单,适合控制器本身就管理 PV/PVC 的场景;DataVolume 方式适合已经把磁盘生命周期交给 CDI 的场景。两者的迁移主体都是 KubeVirt,区别只是 VM 引用的对象和 PVC 的管理者不同。

DataVolume 方式需要特别注意:

  • DataVolume 和要接管的 PVC 必须同 namespace、同 name。
  • PVC 必须先绑定,并且不能已经被其他对象控制。
  • DataVolume 的存储参数要与 PVC/PV 对齐,至少要核对 access mode、volume mode、storage class 和容量。
  • Claim Adoption 只接管 PVC,不复制数据;数据复制仍由 KubeVirt Volume Migration 完成。
  • 生产控制器不能只看到 DataVolume Succeeded 或 VMIM 创建就认为完成,还要等 VMIM Succeeded、VM 状态收敛,并在目标卷上做数据校验。
  • 失败处理时不要直接删除目标 PVC。先保留 PV、PVC、DataVolume 和 VMIM 的状态,确认目标卷是否已经写入,再决定回滚或清理。

迁移后的访问模式

最后再次检查 PV/PVC:

1
2
3
4
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab get pv \
  volume-migration-source-pv volume-migration-target-pv
kubectl --context kind-rwo-rwx-lab -n rwo-volume-migration get pvc \
  volume-migration-source volume-migration-target

结果仍然是:

1
2
source PV/PVC   Bound   ReadWriteOnce   Filesystem   Retain
target PV/PVC   Bound   ReadWriteOnce   Filesystem   Retain

VM 的 LiveMigratable 条件为 False,原因是目标 PVC 仍然不是共享卷:

1
2
reason: DisksNotLiveMigratable
message: PVC volume-migration-target is not shared, live migration requires that all PVCs must be shared (using ReadWriteMany access mode)

所以,Volume Migration 和 RWO 转 RWX 是两件事:

  • Volume Migration:运行中的 VM 从旧 PVC 迁移到已准备好的新 PVC。
  • RWO 转 RWX:需要后端数据复用和 PV/PVC 对象重建,访问模式由 ReadWriteOnce 改为 ReadWriteMany。

如果目标是让 VM 后续支持普通热迁移,目标存储必须真正支持共享访问,并且目标 PV/PVC 要按 RWX 创建。只修改 PVC 的 accessModes 不会改变后端存储能力。

这次实验的注意事项

  1. 目标 PVC 必须先存在。Volume Migration 不会替你创建目标卷,也不会替你把 RWO 改成 RWX。
  2. LiveUpdate 和 LiveMigrate 是必要前置条件。缺少时,更新 VM 的卷引用可能只停留在 VolumesChange=True,看不到有效的 VMIM。
  3. 如果一次更新没有生成 VMIM,先把 VM 恢复到源 PVC,等待 VolumesChangeCancellation 完成,再重新更新到目标 PVC。不要在状态未收敛时连续覆盖 VM 清单。
  4. NFS 后端在这个实验中可以被多个节点访问,但 PV 仍声明为 RWO。因此它不能验证真实云盘的独占挂载、CSI attach/detach 或 RBD image 行为。
  5. 生产环境删除 PV 前,要确认 Retain 和后端资产的关系,并保存 volumeHandle、存储池、集群标识、volumeMode、挂载参数及 Secret 引用。重建对象时漏掉 CSI 字段,PVC 可能仍是 Bound,实际挂载却会失败。
  6. 验证结果至少要同时包含 VMIM 终态、VMI/VM 的卷迁移状态、目标卷数据和 PV/PVC 状态。PVC Bound、HTTP 成功或 VMIM 创建都只是中间状态。

#Kubernetes #Kubevirt #存储