Kubernetes中的数据卷

Volume

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。 Kubernetes 抽象出 Volume 对象来解决这两个问题。

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

1.1 emptyDir

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。

emptyDir 的一些用途：

• 缓存空间，例如基于磁盘的归并排序。
• 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。
• 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。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}

1.2 configMap

configMap 资源提供了向 Pod 注入配置数据的方法。 ConfigMap 对象中存储的数据可以被 configMap 类型的卷引用，然后被应用到 Pod 中运行的容器化应用。
当引用 configMap 对象时，你可以简单的在 Volume 中通过它名称来引用。 还可以自定义 ConfigMap 中特定条目所要使用的路径。 例如，要将名为 log-config 的 ConfigMap 挂载到名为 configmap-pod 的 Pod 中，您可以使用下面的 YAML：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: configmap-pod
spec:
  containers:
    - name: test
      image: busybox
      volumeMounts:
        - name: config-vol
          mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-vol
      configMap:
        name: log-config
        items:
          - key: log_level
            path: log_level

log-config ConfigMap 是以卷的形式挂载的， 存储在 log_level 条目中的所有内容都被挂载到 Pod 的 “/etc/config/log_level” 路径下。 请注意，这个路径来源于 Volume 的 mountPath 和 log_level 键对应的 path。

1.3 hostPath

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。
例如，hostPath 的一些用法有：

• 运行一个需要访问 Docker 引擎内部机制的容器；请使用 hostPath 挂载 /var/lib/docker 路径。
• 在容器中运行 cAdvisor 时，以 hostPath 方式挂载 /sys。
• 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。

取值	行为
	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 相同的组和所有权。
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。

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。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - name: test-volume
      mountPath: /test-pd
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # directory location on host
      path: /data
      # this field is optional
      type: Directory

1.4 local

local 卷指的是所挂载的某个本地存储设备，例如磁盘、分区或者目录。

local 卷只能用作静态创建的持久卷。尚不支持动态配置。

相比 hostPath 卷，local 卷可以以持久和可移植的方式使用，而无需手动将 Pod 调度到节点，因为系统通过查看 PersistentVolume 所属节点的亲和性配置，就能了解卷的节点约束。

1.5 persistentVolumeClaim (PVC)

persistentVolumeClaim 卷用来将持久卷（PersistentVolume）挂载到 Pod 中。 持久卷是用户在不知道特定云环境细节的情况下"申领"持久存储（例如 GCE PersistentDisk 或者 iSCSI 卷）的一种方法。

1.5.1 创建 hostPath 类型的 PersistentVolume

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: task-pv-volume
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: "/mnt/data"

查看

[root@harbor ~]# kubectl get pv task-pv-volume 
NAME             CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
task-pv-volume   10Gi       RWO            Retain           Available           manual                  79s

1.5.2 创建 PersistentVolumeClaim

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: task-pv-claim
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi

再次查看pv

[root@harbor ~]# kubectl get pv task-pv-volume
NAME             CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                   STORAGECLASS   REASON   AGE
task-pv-volume   10Gi       RWO            Retain           Bound    default/task-pv-claim   manual                  4m9s

查看pvc

[root@harbor ~]# kubectl get pvc task-pv-claim
NAME            STATUS   VOLUME           CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
task-pv-claim   Bound    task-pv-volume   10Gi       RWO            manual         22s

1.5.3 创建Pod使用pvc

注：Pod 的配置文件指定了 PersistentVolumeClaim，而不是指定 PersistentVolume。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: task-pv-pod
spec:
  containers:
    - name: task-pv-container
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
          name: "http-server"
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: task-pv-storage
  volumes:
    - name: task-pv-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: task-pv-claim

1.6 projected

projected 卷类型能将若干现有的卷来源映射到同一目录上。

目前，可以映射的卷来源类型如下：

• secret
• downwardAPI
• configMap
• serviceAccountToken

所有的卷来源需要和 Pod 处于相同的命名空间。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-projected-volume
spec:
  containers:
  - name: test-projected-volume
    image: busybox
    args:
    - sleep
    - "86400"
    volumeMounts:
    - name: all-in-one
      mountPath: "/projected-volume"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: all-in-one
    projected:
      sources:
      - secret:
          name: user
      - secret:
          name: pass