Volumes简介

Kubernetes 抽象出 Volume 对象来解决下面两个问题

  • 容器中的文件在磁盘上是临时存放的,这给容器中运行的特殊应用程序带来一些问题。首先,当容器崩溃时,kubelet 将重新启动容器,容器中的文件将会丢失,因为容器会以干净的状态重建。
  • 其次,当在一个 Pod 中同时运行多个容器时,常常需要在这些容器之间共享文件。

注意:

  • Kubernetes 卷具有明确的生命周期,与包裹它的 Pod 相同。 因此,卷比 Pod 中运行的任何容器的存活期都长,在容器重新启动时数据也会得到保留。 当然,当一个 Pod 不再存在时,卷也将不再存在。也许更重要的是,Kubernetes 可以支持许多类型的卷,Pod 也能同时使用任意数量的卷。
  • 卷不能挂载到其他卷,也不能与其他卷有硬链接。 Pod 中的每个容器必须独立地指定每个卷的挂载位置。

Kubernetes 支持下列类型的卷:

  • awsElasticBlockStore 、azureDisk、azureFile、cephfs、cinder、configMap、csi
  • downwardAPI、emptyDir、fc (fibre channel)、flexVolume、flocker
  • gcePersistentDisk、gitRepo (deprecated)、glusterfs、hostPath、iscsi、local
  • nfs、persistentVolumeClaim、projected、portworxVolume、quobyte、rbd
  • scaleIO、secret、storageos、vsphereVolume

emptyDir卷

emptyDir卷介绍

  • 当 Pod 指定到某个节点上时,首先创建的是一个 emptyDir 卷,并且只要 Pod 在该节点上运行,卷就一直存在。 就像它的名称表示的那样,卷最初是空的。 尽管 Pod 中的容器挂载 emptyDir 卷的路径可能相同也可能不同,但是这些容器都可以读写 emptyDir 卷中相同的文件。 当 Pod 因为某些原因被从节点上删除时,emptyDir 卷中的数据也会永久删除。
  • 默认情况下, emptyDir 卷存储在支持该节点所使用的介质上;这里的介质可以是磁盘或 SSD 或网络存储,这取决于您的环境。 但是,您可以将 emptyDir.medium 字段设置为 “Memory”,以告诉 Kubernetes 为您安装 tmpfs(基于内存的文件系统)。 虽然 tmpfs 速度非常快,但是要注意它与磁盘不同。 tmpfs 在节点重启时会被清除,并且您所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗,受容器内存限制约束。
  • emptyDir 的使用场景:
    (1)缓存空间,例如基于磁盘的归并排序。
    (2)为耗时较长的计算任务提供检查点,以便任务能方便地从崩溃前状态恢复执行。
    (3)在 Web 服务器容器服务数据时,保存内容管理器容器获取的文件。
  • emptyDir 的缺点:
    (1)当文件超过sizeLimit,则一段时间后(1-2分钟)会被kubelet evict掉。之所以不是立即被evict,是因为kubelet是定期进行检查的,这里会有一个时间差。因此它不能及时禁止用户使用内存。虽然过1-2分钟kubelet会将Pod挤出,但是这个时间内,其实对node还是有风险的。
    (2)影响kubernetes调度,因为empty dir并不涉及node的resources,这样会造成Pod偷偷使用了node的内存,但是调度器并不知晓。
    (3)用户不能及时感知到内存不可用

emptyDir卷示例

注意在做实验前需要清理环境
1.创建目录
mkdir volumes
cd volumes

2.编写文件
vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: vol1
spec:
  containers:
  - image: busyboxplus
    name: vm1
    stdin: true
    tty: true
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  - name: vm2
    image: myapp:v1
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir:
      medium: Memory
      sizeLimit: 100Mi

3.运行文件
kubectl apply -f pod1.yaml

4.查看pod以及挂载信息
kubectl get pod
kubectl describe pod vol1   

5.设置超过限制的内存大小
kubectl exec vol1 -c vm1 -it sh        #-it指定pod名 -c指定容器名
cd cache
dd if=/dev/zero of=file1 bs=1M count=200
du -sh file1
exit

6.查看pod是否变成驱离状态
kubectl get pod
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE 
vol1   0/2     Evicted   0          7m34s

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hostPath卷

hostPath卷介绍

  • hostPath卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到您的 Pod 中。虽然这不是大多数 Pod 需要的,但是它为一些应用程序提供了强大的逃生舱。
  • hostPath 的一些用法有:
    (1)运行一个需要访问 Docker 引擎内部机制的容器,挂载 /var/lib/docker 路径。
    (2)在容器中运行 cAdvisor 时,以 hostPath 方式挂载 /sys。
    (3)允许 Pod 指定给定的 hostPath 在运行 Pod 之前是否应该存在,是否应该创建以及应该以什么方式存在。
  • hostPath类型:
    除了必需的 path 属性之外,用户可以选择性地为 hostPath 卷指定 type。

在这里插入图片描述
当使用这种类型的卷时要小心,因为:

  • 具有相同配置(例如从 podTemplate 创建)的多个 Pod 会由于节点上文件的不同而在不同节点上有不同的行为。
  • 当 Kubernetes 按照计划添加资源感知的调度时,这类调度机制将无法考虑由 hostPath 使用的资源。
  • 基础主机上创建的文件或目录只能由 root 用户写入。您需要在 特权容器 中以 root 身份运行进程,或者修改主机上的文件权限以便容器能够写入 hostPath 卷。

hostPath卷示例

1.编写文件
vim hostpath.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: myapp:v1
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html   
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      path: /webdata
      type: DirectoryOrCreate  

2.运行文件
kubectl apply -f hostpath.yaml 

3.查看pod
kubectl get pod
kubectl get pod -o wide

4.测试前准备
cd /webdata
echo www.lyueyue.org > index.html
cat index.html 

5.测试
curl 10.244.1.81

6.删除pod再测试
kubectl delete -f hostpath.yaml
删除之后server2上的/webdata文件仍然存在,所以称为逃生仓

在这里插入图片描述
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发现在server2上出现路径/webdata
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在server1上访问成功
在这里插入图片描述
我们将server1的pod删掉,发现server2中的资源仍然存在,不会回收。如果此时重新运行hostpath.yaml文件,可能在server3上又会出现/webdata目录,但这个目录和之前server2上出现的/webdata目录是不一样的,除非底层同步之后才会一样。
在这里插入图片描述
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NFS卷

NFS卷介绍

nfs 卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。不像 emptyDir 那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,nfs 卷的内容在删除 Pod 时会被保存,卷只是被卸载。这意味着 nfs 卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
注意: 在使用 NFS 卷之前,你必须运行自己的 NFS 服务器并将目标 share 导出备用。

NFS卷示例

1.创建目录
mkdir /nfsdata
yum install nfs-utils -y              #安装过就不用安装了
vim /etc/exports
cat /etc/exports
#no_root_squash:当登录NFS主机使用共享目录的使用者是root时,其权限将被转换成为匿名使用者,通常它的UID与GID都会变成nobody身份

2.开启nfs
systemctl enable --now nfs
showmount -e                          #显示NFS服务器的输出清单

3.加权限
chmod 777 /nfsdata

4.编写文件
vim nfs.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-pd
spec:
  containers:
  - image: myapp:v1
    name: vm1
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    nfs:
      server: 192.168.20.10
      path: /nfsdata

5.运行文件
kubectl apply -f nfs.yaml 

6.查看pod
kubectl get pod
kubectl get pod -o wide

7.测试前准备
cd /nfsdata
echo www.lyueyue.org > index.html

8.测试
curl 10.244.1.83

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注意: 由于我的电脑内存不够,所以提供nfs服务的虚拟机和k8s的master节点(server1)是同一个,因此server1也需要安装nfs-utils。同时也要给server2和server3上安装nfs-utils(分配到哪个节点,就在该节点安装nfs,我为了方便都装上了)
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