kubernetes系列10—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周期是短暫的，這就帶來了一系列的問題：第一，當一個容器損壞之后，kubelet 會重啟這個容器，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有點寬松和管理性比較小。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。生命周期是沒有辦法管理，直到最近才有 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，并且無法傳遞參數）

　　從另外一個方面講，Kubernetes volume，擁有明確的生命周期，與所在的Pod的生命周期相同。因此，Kubernetes volume獨立與任何容器，與Pod相關，所以數據在重啟的過程中還會保留，當然，如果這個Pod被刪除了，那么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，這個目錄怎么使用，什么類型，由什么組成都是由特殊的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鏡像位于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
?分布式存儲
- ?glusterfs、rbd、cephfs
?云端存儲
- ?EBS、Azure Disk、阿里云、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，并且只要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。

　　常用于作為臨時目錄、或緩存使用。

2.2 演示：創建emptyDir存儲卷

（1）編寫yaml文件，并創建

先創建一個名為html的存儲卷；再由2個pod都掛載此存儲卷；

pod1基于此存儲卷作為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

?
---pod創建成功
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME?????????? READY???? STATUS??? RESTARTS?? AGE?????? IP???????????? NODE
pod-vol-demo?? 2/2?????? Running?? 0????????? 13s?????? 10.244.1.106?? node1
---訪問業務，輸出是pod2的輸入
[root@master ~]# curl 10.244.1.106
Tue Jan 29 07:19:13 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:15 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:17 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:19 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:21 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:23 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:25 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:27 UTC 2019
Tue Jan 29 07:19:29 UTC 2019

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里面去。如果Pod需要使用Node上的文件，可以使用hostPath。

3.2 hostPath類型

值	行為
空	空字符串（默認）用于向后兼容，這意味著在安裝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，權限設置為0755，與Kubelet具有相同的組和所有權。
`Directory`	目錄必須存在于給定路徑中
`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，權限設置為0644，與Kubelet具有相同的組和所有權。
`File`	文件必須存在于給定路徑中
`Socket`	UNIX套接字必須存在于給定路徑中
`CharDevice`	字符設備必須存在于給定路徑中
`BlockDevice`	塊設備必須存在于給定路徑中

3.2 演示：創建hostPath存儲卷

（1）編寫yaml文件，并創建

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/
??????type: DirectoryOrCreate
??containers:
??- name: myapp
????image: ikubernetes/myapp:v1
????volumeMounts:
????- name: html
??????mountPath: /usr/share/nginx/html/
[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??????? 10.244.1.111?? 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 "node01.along.com" > /data/pod/volume1/index.html
---訪問pod內服務，顯示成功
[root@master volumes]# curl 10.244.1.111
node01.along.com

（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
node01.along.com

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。這就意味著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集群服務的hosts文件，使之能解析nfs服務器

?
[root@master volumes]# vim /etc/hosts
192.168.130.103 master
192.168.130.104 node1
192.168.130.105 node2
192.168.130.106 nfs

② 在k8s集群服務器，安裝nfs-utils 工具

?
$ yum -y install nfs-utils

（2）在106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?? 192.168.130.0/24(rw,no_root_squash)
[root@nfs ~]# systemctl start nfs

4.2.1 創建NFS存儲卷

（1）編寫yaml文件，并創建

?
[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
vol-nfs?? 1/1?????? Running?? 0????????? 9s??????? 10.244.1.115?? node1
[root@master ~]# curl 10.244.1.115
<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: "git@github.com: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/