Kubernetes之十三---存儲卷詳解

1、認識存儲卷

1.1 背景

　　默認情況下容器中的磁盤文件是非持久化的，容器中的磁盤的生命週期是短暫的，這就帶來了一系列的問題：第一，當一個容器損壞之後，kubelet 會重啓這個容器，但是文件會丟失-這個容器會是一個全新的狀態；第二，當很多容器在同一Pod中運行的時候，很多時候需要數據文件的共享。Kubernete Volume解決了這個問題。

1.2 介紹

　　Docker有一個Volumes的概念，雖然這個Volume有點寬鬆和管理性比較小。在Docker中，一個 Volume 是一個簡單的所在主機的一個目錄或者其它容器中的。生命週期是沒有辦法管理，直到最近纔有 local-disk-backed 磁盤。Docker現在提供了磁盤驅動，但是功能非常有限（例如Docker1.7只能掛在一個磁盤每個容器，並且無法傳遞參數）

　　從另外一個方面講，Kubernetes volume，擁有明確的生命週期，與所在的Pod的生命週期相同。因此，Kubernetes volume獨立與任何容器，與Pod相關，所以數據在重啓的過程中還會保留，當然，如果這個Pod被刪除了，那麼這些數據也會被刪除。更重要的是，Kubernetes volume 支持多種類型，任何容器都可以使用多個Kubernetes volume。

　　它的核心，一個 volume 就是一個目錄，可能包含一些數據，這些數據對pod中的所有容器都是可用的，這個目錄怎麼使用，什麼類型，由什麼組成都是由特殊的volume 類型決定的。

　　要使用Volume，pod需要指定Volume的類型和內容（spec.volumes字段），和映射到容器的位置（spec.containers.volumeMounts字段）。

　　容器中的進程可以看成由Docker鏡像和卷組成的文件系統視圖。Docker鏡像位於文件系統層次結構的根目錄下，任何卷都安裝在圖像中的指定路徑上。卷無法裝入其他卷或具有到其他卷的硬鏈接。Pod中的每個容器必須獨立指定每個卷的安裝位置。

1.3 存儲卷常用類型

非持久性存儲
- emptyDir
- hostPath
網絡連接性存儲
- SAN：iSCSI
- NFS：nfs，cfs
分佈式存儲
- glusterfs、rbd、cephfs
雲端存儲
- EBS、Azure Disk、阿里雲、gitRepo

$ kubectl explain pod.spec.volumes 查詢k8s支持的所有類型存儲卷

2、emptyDir存儲卷

2.1 emptyDir介紹

　　使用emptyDir，當Pod分配到Node上時，將會創建emptyDir，並且只要Node上的Pod一直運行，Volume就會一直存。當Pod（不管任何原因）從Node上被刪除時，emptyDir也同時會刪除，存儲的數據也將永久刪除。

　　常用於作爲臨時目錄、或緩存使用。

2.2 演示：創建emptyDir存儲卷

（1）編寫yaml文件，並創建

先創建一個名爲html的存儲卷；再由2個pod都掛載此存儲卷；

pod1基於此存儲卷作爲nginx的主目錄；pod2向此存儲卷目錄寫入東西；

[root@master volumes]# vim vol-emptyDir-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vol-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
  annotations:
    along.com/created-by: "cluster admin"
spec:
  volumes:
  - name: html
    emptyDir: {}
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html/
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /data/
    command:
    - "/bin/sh"
    - "-c"
    - "while true; do echo $(date) >> /data/index.html; sleep 2; done"
[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-emptyDir-demo.yaml
pod/pod-vol-demo created

（2）驗證效果

[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-emptyDir-demo.yaml
pod/pod-vol-demo created
[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp-deploy-798dc9b584-97qb9   1/1     Running   7          4d9h    10.244.1.61   node1   <none>           <none>
myapp-deploy-798dc9b584-qctz4   1/1     Running   7          4d9h    10.244.2.59   node2   <none>           <none>
myapp-deploy-798dc9b584-tww7g   1/1     Running   7          4d9h    10.244.2.60   node2   <none>           <none>
pod-vol-demo                    2/2     Running   0          7s      10.244.2.62   node2   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-jncvk   1/1     Running   3          3d21h   10.244.1.60   node1   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-pd7jf   1/1     Running   3          3d21h   10.244.2.61   node2   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-prlv8   1/1     Running   3          3d21h   10.244.1.62   node1   <none>           <none>
[root@master volumes]# curl 10.244.2.62
Sun Aug 2 12:20:27 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:29 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:31 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:33 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:35 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:37 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:39 UTC 2020
Sun Aug 2 12:20:41 UTC 2020

3、hostPath存儲卷

3.1 emptyDir介紹

　　hostPath允許掛載Node（宿主機）上的文件系統到Pod裏面去。如果Pod需要使用Node上的文件，可以使用hostPath。

3.2 hostPath類型

值	行爲
空	空字符串（默認）用於向後兼容，這意味着在安裝hostPath卷之前不會執行任何檢查。
`DirectoryOrCreate`	如果給定路徑中不存在任何內容，則將根據需要創建一個空目錄，權限設置爲0755，與Kubelet具有相同的組和所有權。
`Directory`	目錄必須存在於給定路徑中
`FileOrCreate`	如果給定路徑中不存在任何內容，則會根據需要創建一個空文件，權限設置爲0644，與Kubelet具有相同的組和所有權。
`File`	文件必須存在於給定路徑中
`Socket`	UNIX套接字必須存在於給定路徑中
`CharDevice`	字符設備必須存在於給定路徑中
`BlockDevice`	塊設備必須存在於給定路徑中

3.2 演示：創建hostPath存儲卷

（1）編寫yaml文件，並創建

創建存儲卷，使用DirectoryOrCreate類型，node節點不存在會自動創建

[root@master volumes]# vim vol-hostpath-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: vol-hostpath
  namespace: default
spec:
  volumes:
  - name: html
    hostPath:
      path: /data/pod/volume1/   # 指定訪問的目錄
      type: DirectoryOrCreate
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html/ # 指定網頁訪問路徑
[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-hostpath-demo.yaml
pod/vol-hostpath created

（2）查詢驗證

[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME           READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP             NODE
vol-hostpath   1/1       Running   0          3s        10.244.1.63   node1
---在node1上查詢是否生產目錄
[root@node1 ~]# ll -d /data/pod/volume1/index.html
-rw-r--r-- 1 root root 17 Sep 21 14:44 /data/pod/volume1/index.html

（3）驗證存儲卷功能

---在node1上生成文件
[root@node1 ~]# echo "welcome to shanghai" > /data/pod/volume1/index.html
---訪問pod內服務，顯示成功
[root@master volumes]# curl 10.244.1.63
welcome to shanghai

（4）就算pod被刪除再重建，只要node還在，存儲卷就還在

[root@master volumes]# kubectl delete -f vol-hostpath-demo.yaml
pod "vol-hostpath" deleted
[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-hostpath-demo.yaml
pod/vol-hostpath created
[root@master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME           READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP             NODE
vol-hostpath   1/1       Running   0          3s        10.244.1.112   node1
[root@master volumes]# curl 10.244.1.112
welcome to shanghai

4、共享存儲NFS存儲卷

4.1 NFS存儲卷介紹

　　NFS 是Network File System的縮寫，即網絡文件系統。Kubernetes中通過簡單地配置就可以掛載NFS到Pod中，而NFS中的數據是可以永久保存的，同時NFS支持同時寫操作。Pod被刪除時，Volume被卸載，內容被保留。這就意味着NFS能夠允許我們提前對數據進行處理，而且這些數據可以在Pod之間相互傳遞。

4.2 演示：創建NFS存儲卷

4.2.1 在一臺服務器搭建NFS

（1）事前準備

① 修改k8s集羣服務和NFS服務器的hosts文件，使之能解析nfs服務器

[root@master ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.7.101 master
192.168.7.102 node1
192.168.7.103 node2
192.168.7.104 nfs

② 在k8s集羣服務器以及需要共享的NFS主機上，都安裝nfs-utils 工具，注意：如果k8s集羣上也要使用nfs服務器，也需要安裝，如果不需要就不需要安裝

$ yum -y install nfs-utils

（2）在104服務器上提供nfs服務

[root@nfs ~]# yum -y install nfs-utils
[root@nfs ~]# mkdir /data/volumes -p
[root@nfs ~]# vim /data/volumes/index.html
<h1>NFS stor</h1>
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
/data/volumes   192.168.7.0/24(rw,no_root_squash) # 共享掛載目錄，一定要加上no_root_squash選項，否則K8s集羣在root權限下，也無法下載鏡像
[root@nfs ~]# systemctl start nfs

（3）需要在每個node節點上掛載nfs服務器進行測試，測試掛載效果：

[root@node2 ~]# mount -t nfs 192.168.7.104:/data/volumes /mnt  # 在node2上測試掛載，如果能掛載就OK
[root@node2 ~]# mount  # 可以查看掛載到哪個主機上的信息
nfs:/data/volumes on /mnt type nfs4 (rw,relatime,vers=4.1,rsize=262144,wsize=262144,namlen=255,hard,proto=tcp,timeo=600,retrans=2,sec=sys,clientaddr=192.168.7.103,local_lock=none,addr=192.168.7.104)
[root@node2 ~]# umount /mnt  # 掛載成功後，就取消掛載，此處只是爲了試驗掛載效果

4.2.1 創建NFS存儲卷

（1）編寫yaml文件，並創建

[root@master volumes]# vim vol-nfs-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: vol-nfs
  namespace: default
spec:
  volumes:
  - name: html
    nfs:
      path: /data/volumes
      server: nfs
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html/
[root@master volumes]# kubectl apply -f vol-nfs-demo.yaml
pod/vol-nfs created

（2）驗證，訪問服務成功

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp-deploy-798dc9b584-97qb9   1/1     Running   7          4d10h   10.244.1.61   node1   <none>           <none>
myapp-deploy-798dc9b584-qctz4   1/1     Running   7          4d10h   10.244.2.59   node2   <none>           <none>
myapp-deploy-798dc9b584-tww7g   1/1     Running   7          4d10h   10.244.2.60   node2   <none>           <none>
pod-vol-demo                    2/2     Running   0          17m     10.244.2.62   node2   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-jncvk   1/1     Running   3          3d21h   10.244.1.60   node1   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-pd7jf   1/1     Running   3          3d21h   10.244.2.61   node2   <none>           <none>
tomcat-deploy-8f6c5dd96-prlv8   1/1     Running   3          3d21h   10.244.1.62   node1   <none>           <none>
vol-hostpath                    1/1     Running   0          12m     10.244.1.63   node1   <none>           <none>
vol-nfs                         1/1     Running   0          22s     10.244.2.63   node2   <none>           <none>
[root@master ~]# curl 10.244.2.63
<h1>NFS stor</h1>

刪除pod，再創建，也還存在數據。

5、一些不常用的存儲卷

5.1 gitRepo

（1）介紹

gitRepo volume將git代碼下拉到指定的容器路徑中

（2）示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: server
spec:
  volumes:
  - name: git-volume
    gitRepo:
      repository: "[email protected]:alonghub/my-git-repository.git"
     revision: "22f1d8406d464b0c0874075539c1f2e96c253775"
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: git-volume
      mountPath: /usr/share/nginx/html/

5.2 glusterfs

　　glusterfs，允許將Glusterfs（一個開源網絡文件系統）Volume安裝到pod中。不同於emptyDir，Pod被刪除時，Volume只是被卸載，內容被保留。味着glusterfs能夠允許我們提前對數據進行處理，而且這些數據可以在Pod之間“切換”。

　　注意：：必須先運行自己的GlusterFS安裝，然後才能使用它。

　　有關更多詳細信息，請參閱GlusterFS示例。

5.3 RBD

　　RBD允許Rados Block Device格式的磁盤掛載到Pod中，同樣的，當pod被刪除的時候，rbd也僅僅是被卸載，內容保留，rbd能夠允許我們提前對數據進行處理，而且這些數據可以在Pod之間“切換”。

　　有關更多詳細信息，請參閱RBD示例。

5.4 cephfs

　　cephfs Volume可以將已經存在的CephFS Volume掛載到pod中，與emptyDir特點不同，pod被刪除的時，cephfs僅被被卸載，內容保留。cephfs能夠允許我們提前對數據進行處理，而且這些數據可以在Pod之間“切換”。

　　提示：可以使用自己的Ceph服務器運行導出，然後在使用cephfs。

Kubernetes之十三---存儲卷詳解

1、認識存儲卷

1.1 背景

1.2 介紹

1.3 存儲卷常用類型

2、emptyDir存儲卷

2.1 emptyDir介紹

2.2 演示：創建emptyDir存儲卷

3、hostPath存儲卷

3.1 emptyDir介紹

3.2 hostPath類型

3.2 演示：創建hostPath存儲卷

4、共享存儲NFS存儲卷

4.1 NFS存儲卷介紹

4.2 演示：創建NFS存儲卷

4.2.1 在一臺服務器搭建NFS

4.2.1 創建NFS存儲卷

5、一些不常用的存儲卷

5.1 gitRepo

5.2 glusterfs

5.3 RBD

5.4 cephfs

容器中nginx無法使用同一個網絡下的容器域名

Python: SunMoonTimeCalculator

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