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Volumes

Containers中的磁盘文件是短暂的，当容器崩溃时，kubelet会已最干净的状态去重启容器。另外当一个Pod运行多个container时，各个容器需要共享这些文件，Kubernetes的Volume可以解决两个问题
一些需要持久化的数据才会用到volume，或者一些需要共享数据的容器需要volumes
详情可参考: volumes 官网文档地址

EmptyDir

emptyDir官方文档
生命周期和Pod一致、如果Pod删除了，emptyDir的数据也会被删除
emptyDir 卷最初是空的，主要共享数据
在创建pod时、卷会自动创建在pod对应的node上，默认路径一般都在/var/lib/kubelet/pods/podid下 ，则容器内emptydir的大小应该也是受到/var大小的限制
EmptyDir能实现共享数据的前提:
必须在同一个node上、不管你是同Pod还是不同Pod

# 尝试找到empdir对应的宿主机目录
[root@k8s-master01 pods]# kubectl exec -it dp-cm-66c5664bbc-k7pmm -- sh
/ # cd /cache/
/cache # ls
whtest

[root@k8s-master01 pods]# find / -name whtest -type f
/var/lib/kubelet/pods/731600ab-a710-4dcb-9fdc-d90c287b03c5/volumes/kubernetes.io~empty-dir/cache-volume/whtest

# 这里是pod的id 不是容器的id
容器ID查询方法
kubectl describe pods/AA | grep "Container ID"
ctr -n k8s.io containers ls | grep "Container ID"
PodID查询方法
kubectl get pods/dp-cm-66c5664bbc-k7pmm -o jsonpath='{.metadata.uid}'
EmtyDir使用
为容器提供空目录
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-cm
  name: dp-cm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-cm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-cm
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
      volumes:
      - name: cache-volume
        emptyDir: {}


[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -it dp-cm-67c6d7fffc-fcj5m  -- sh
/ # cd /cache/
/cache # ls
多容器共享数据
# 一个Pod创建两个容器 测试数据共享
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-cm
  name: dp-cm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-cm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-cm
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx2
        command: ['sleep','3600'] # 因为同pod共享网络名称空间，镜像都是nginx、都拉起会端口占用
        volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
      volumes:
      - name: cache-volume
        emptyDir: {}



# 测试数据共享
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-84b8877cd7-7phtp -c nginx -- sh
/ # touch /cache/sharedir
/ # [root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-84b8877cd7-7phtp -c nginx2 -- ls /cache/
sharedir
生命周期验证
  • 如果容器被销毁、数据就没了
  • 使用emptydir共享的目录，生命周期和容器一致
  • 容器重启没事 ，只要容器id不变 基本上数据就不会丢
# 创建test文件
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE           NOMINATED NODE   READINE
dp-cm-6c669f8688-l4vb2   1/1     Running   0          7s    172.25.92.90   k8s-master02   <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-6c669f8688-l4vb2 -- sh
/ # cd /mnt
/mnt # ls
/mnt # touch test

# 删除pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl delete deploy/dp-cm

# 重新创建查看是否还有test
[root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f dp-cm.yaml
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dp-cm-6c669f8688-s9ztg   1/1     Running   0          23s
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-6c669f8688-s9ztg -- sh
/ # cd /mnt
/mnt # ls
/mnt #

Hostpath

hostpath使用
  • hostpath卷则是将主机节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中。当Pod删除时，hostpath卷不会被删除。因此，从这个特点来看，hostpath卷并不算是严格意义上的临时卷。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-cm
  name: dp-cm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-cm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-cm
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
        - mountPath: /etc/timezone
          name: time-zone
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx2
        command: ['sleep','3600']
        volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
      volumes:
      - name: cache-volume
        emptyDir: {}
      - name: time-zone
        hostPath:
          path: /etc/timezone # # 宿主机上目录位置
          type: File # 此字段为可选



除了必需的 path 属性之外，
你可以选择性地为 hostPath 卷指定 type。
支持的 type 值如下：
空字符串（默认）用于向后兼容，这意味着在安装 hostPath 卷之前不会执行任何检查。
DirectoryOrCreate	如果在给定路径上什么都不存在，那么将根据需要创建空目录，权限设置为 0755，具有与 kubelet 相同的组和属主信息。
Directory	在给定路径上必须存在的目录。
FileOrCreate	如果在给定路径上什么都不存在，那么将在那里根据需要创建空文件，权限设置为 0644，具有与 kubelet 相同的组和所有权。
File	在给定路径上必须存在的文件。
Socket	在给定路径上必须存在的 UNIX 套接字。
CharDevice	在给定路径上必须存在的字符设备。
BlockDevice	在给定路径上必须存在的块设备。

验证：

[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7b4555ddf9-z7wd6 -c nginx -- cat /etc/timezone 
Asia/Shanghai

验证2：
如果这个pod挂了，跑到别的节点了 是否还能正常挂载呢？
# 假设pod目前再master03节点
1. 先创建一个其他节点没有的文件
[root@k8s-master01 pod]# cp /etc/timezone{,.bak}
[root@k8s-master01 pod]# vim /etc/timezone.bak 
[root@k8s-master01 pod]# cat /etc/timezone.bak
Asia/Shanghai
Asia/Anhui

spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/timezone
          name: time-zone
		...

        hostPath:
          path: /etc/timezone.bak
          type: FileOrCreate

# 现在pod在master03上
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
dp-cm-7c99665f9-r8n8v   1/1     Running   0          33s   172.18.195.36   k8s-master03   <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7c99665f9-r8n8v -- cat /etc/timezone 
Asia/Shanghai
Asia/Anhui

# 指定node 将pod创建到master01上，但是master01节点没有zonetime.bak这个文件
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
dp-cm-ccbcfd49c-zvn8k   1/1     Running   0          7s    172.25.244.211   k8s-master01   <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-ccbcfd49c-zvn8k  -- cat /etc/timezone 
[root@k8s-master01 pod]# 

# 查看容器内没有信息，这就是hostpath的弊端，如果pod被重建到其他节点，对应的宿主机映射路径 node上又不存在，那容器中就无数据

NFS

  • 生产环境不推荐使用、nfs高可用没有保障
node01安装nfs
yum -y install nfs-utils
mkdir /data/nfs # 创建共享目录
[root@k8s-node01 nfs]# cat /etc/exports # 写入exports配置
/data/nfs 192.168.255.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash) 
exportfs -r
systemctl restart nfs

# master01 节点操作
mount -t nfs 192.168.255.141:/data/nfs  /mnt
cd /mnt
touch 123# 测试创建文件

# 其他节点安装nfs客户端
yum -y install nfs-utils
# 容器挂载nfs
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-cm
  name: dp-cm
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-cm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-cm
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /opt
          name: nfs-volume
      nodeName: k8s-master01
      volumes:
      - name: nfs-volume
        nfs:
          server: 192.168.255.141
          path: /data/nfs/

验证

# 可以看到使用nfs也可以实现数据共享、虽然容器都不再同一个节点
# 跨node实现数据共享，这是emptydir不具备的
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS        RESTARTS   AGE   IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
dp-cm-7689bc6dd7-964xb   1/1     Running       0          16s   172.18.195.38    k8s-master03   <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-kqp77   1/1     Running       0          14s   172.25.244.215   k8s-master01   <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-s6s5c   1/1     Running       0          11s   172.17.125.27    k8s-node01     <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-964xb -- ls /opt
123
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-kqp77 -- ls /opt
123
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-s6s5c -- ls /opt
123
生命周期验证
  • 使用nfs挂载的卷，卷的生命周期不受容器所控制
#  
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS        RESTARTS   AGE   IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
dp-cm-7689bc6dd7-964xb   1/1     Running       0          16s   172.18.195.38    k8s-master03   <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-kqp77   1/1     Running       0          14s   172.25.244.215   k8s-master01   <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-s6s5c   1/1     Running       0          11s   172.17.125.27    k8s-node01     <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-964xb -- ls /opt
123
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-kqp77 -- ls /opt
123
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-s6s5c -- ls /opt
123

# 删除重新创建
kubectl delete deploy/dp-cm
kubectl create -f dp-cm.yaml

# 其挂载卷的生命周期也是不随pod所控制
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
dp-cm-7689bc6dd7-98fkg   1/1     Running   0          6m14s   172.25.244.216   k8s-master01   <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-nh7nz   1/1     Running   0          6m14s   172.17.125.28    k8s-node01     <none>           <none>
dp-cm-7689bc6dd7-qk6q4   1/1     Running   0          6m14s   172.18.195.39    k8s-master03   <none>           <none>
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-98fkg -- cat /opt/123
456
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-nh7nz -- cat /opt/123
456
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-7689bc6dd7-qk6q4  -- cat /opt/123
456

持久化存储

PV/PVC

什么是pv和pvc?
PV（Persistent Volume）是持久化存储卷，是对底层的共享存储的一种抽象。它由kubernetes管理员进行创建和配置，与底层具体的共享存储技术有关，并通过插件完成与共享存储的对接。

PVC（Persistent Volume Claim）是持久卷声明的意思，是用户对于存储需求的一种声明。换句话说，PVC其实是用户向kubernetes系统发出的一种资源需求申请。

为什么要引入pv和pvc?
在Kubernetes中，存储系统有很多种，每种都有其特定的配置和操作方式。如果让每个用户都去直接操作底层存储，会大大增加用户的负担，并且容易造成错误。因此，Kubernetes引入了PV和PVC这两种资源对象，将底层的存储实现细节进行屏蔽，使得用户只需要关心存储需求即可。
引入PV和PVC是为了简化用户对Kubernetes存储资源的管理和使用，提高系统的可用性和可维护性

PV的回收策略

数据卷可以被 Retained（保留）、Recycled（回收）或 Deleted（删除）

  • Retained:保留，当删除pvc时，pv仍然存在，PV被视为已释放，管理员需要手动回收卷
  • Recycled: 如果下层的卷插件支持，回收策略 Recycle 会在卷上执行一些基本的擦除 （rm -rf /thevolume/*）操作，之后允许该卷用于新的 PVC 申领，目前只有nfs和HostPath支持该策略。
  • Delete: 如果Volume插件支持，删除pvc的同时也会删除pv，动态卷默认为delete，目前支持delete的插件有AWS、EBS、GCEPD、Azure Disk、Openstack Cinder等。
PV的访问策略

访问模式官网地址

  • ReadWriteOnce: 可以被单节点以读写模式挂载，缩写RWO
  • ReadOnlyMant: 可以被多个节点以只读模式挂载，缩写ROX
  • ReadWriteMany: 可以被多个节点以读写模式挂载，缩写RWX
PV配置例子-NFS/NAS
  1. 首先节点需要安装nfs，本案例是测试使用、生产环境别用nfs
  2. 具体nfs搭建可参考上方NFS的配置，这里不再演示
[root@k8s-master01 pod]# df -h /mnt
Filesystem                 Size  Used Avail Use% Mounted on
192.168.255.141:/data/nfs   17G  5.1G   12G  30% /mnt

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs # pv名称
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi # 容量配置
  volumeMode: Filesystem # 卷的模式、目前支持Filesystem文件系统和Block块，其中Block类型需要后端存储支持，默认为文件系统
  accessModes:
    - ReadWriteOnce # 访问模式 单用户读写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle # 回收策略
  storageClassName: nfs-slow # PV的类，名称任意
  nfs:
    path: /data/nfs # nfs上的共享目录
    server: 192.168.255.141 # nfs的ip地址
    
[root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f nfs-pv.yaml 
persistentvolume/pv-nfs created
You have new mail in /var/spool/mail/root
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pv
NAME     CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-nfs   5Gi        RWO            Recycle          Available           nfs-slow                4s
PV的状态
  • Available：可用，没有被PVC绑定的空闲资源
  • Bound：已绑定，已经被PVC绑定
  • Released: 已释放、PVC被删除，但是资源还未被重新使用
  • Failed: 失败，自动回收失败
PV配置例子-HostPath
  • 就后端实际配置不一致 前面都是一样的
[root@k8s-master01 pod]# cat hostpath-pv.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-hostpath
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: hostpath-slow
  hostPath:
    path: /data
创建NFS类型的PVC
  • pvc要和pod在同一个命名空间
[root@k8s-master01 pod]# cat nfs-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc # pvc的名称 等待pod 挂载时调用
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  volumeMode: Filesystem
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: nfs-slow # 这里类名要和刚才创建的pv类名一样

[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pv
NAME          CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM             STORAGECLASS    REASON   AGE
pv-hostpath   5Gi        RWO            Recycle          Available                     hostpath-slow            8m57s
pv-nfs        5Gi        RWO            Recycle          Bound       default/nfs-pvc   nfs-slow                 18m

[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pvc
NAME      STATUS   VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
nfs-pvc   Bound    pv-nfs   5Gi        RWO            nfs-slow       12s
Pod引用PVC
[root@k8s-master01 pod]# cat dp-cm.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: dp-cm
  name: dp-cm
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dp-cm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dp-cm
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/nginx:1.15.12-alpine
        name: nginx
        volumeMounts:
        - mountPath: /data # 挂载到容器的路径
          name: nfs-volume # 引用的卷名称
      volumes:
      - name: nfs-volume # volume名称
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc  # 指定pvc的名称

# 容器内查看信息和nfs服务器上数据一致
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec -it dp-cm-6f86bf6959-fnqzf -- sh
/ # cat /data/pvc 
pvcfiletest

更加详细的文档可以参考:

# kubernetes # 容器 # 云原生
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