kubernetes系列10—存储卷详解

1、认识存储卷

1.1 背景

　　默认情况下容器中的磁盘文件是非持久化的，容器中的磁盘的生命周期是短暂的，这就带来了一系列的问题：第一，当一个容器损坏之后，kubelet 会重启这个容器，但是文件会丢失-这个容器会是一个全新的状态；第二，当很多容器在同一Pod中运行的时候，很多时候需要数据文件的共享。Kubernete Volume解决了这个问题。

1.2 介绍

　　Docker有一个Volumes的概念，虽然这个Volume有点宽松和管理性比较小。在Docker中，一个 Volume 是一个简单的所在主机的一个目录或者其它容器中的。生命周期是没有办法管理，直到最近才有 local-disk-backed 磁盘。Docker现在提供了磁盘驱动，但是功能非常有限（例如Docker1.7只能挂在一个磁盘每个容器，并且无法传递参数）

　　从另外一个方面讲，Kubernetes volume，拥有明确的生命周期，与所在的Pod的生命周期相同。因此，Kubernetes volume独立与任何容器，与Pod相关，所以数据在重启的过程中还会保留，当然，如果这个Pod被删除了，那么这些数据也会被删除。更重要的是，Kubernetes volume 支持多种类型，任何容器都可以使用多个Kubernetes volume。

　　它的核心，一个 volume 就是一个目录，可能包含一些数据，这些数据对pod中的所有容器都是可用的，这个目录怎么使用，什么类型，由什么组成都是由特殊的volume 类型决定的。

　　要使用Volume，pod需要指定Volume的类型和内容（spec.volumes字段），和映射到容器的位置（spec.containers.volumeMounts字段）。

　　容器中的进程可以看成由Docker镜像和卷组成的文件系统视图。Docker镜像位于文件系统层次结构的根目录下，任何卷都安装在图像中的指定路径上。卷无法装入其他卷或具有到其他卷的硬链接。Pod中的每个容器必须独立指定每个卷的安装位置。

1.3 存储卷常用类型

非持久性存储
- emptyDir
- hostPath
网络连接性存储
- SAN：iSCSI
- NFS：nfs，cfs
分布式存储
- glusterfs、rbd、cephfs
云端存储
- EBS、Azure Disk、阿里云、gitRepo

$ kubectl explain pod.spec.volumes 查询k8s支持的所有类型存储卷

2、emptyDir存储卷

2.1 emptyDir介绍

　　使用emptyDir，当Pod分配到Node上时，将会创建emptyDir，并且只要Node上的Pod一直运行，Volume就会一直存。当Pod（不管任何原因）从Node上被删除时，emptyDir也同时会删除，存储的数据也将永久删除。

　　常用于作为临时目录、或缓存使用。

2.2 演示：创建emptyDir存储卷

（1）编写yaml文件，并创建

先创建一个名为html的存储卷；再由2个pod都挂载此存储卷；

pod1基于此存储卷作为nginx的主目录；pod2向此存储卷目录写入东西；

[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）验证

---pod创建成功

[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

---访问业务，输出是pod2的输入

[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存储卷

3.1 emptyDir介绍

　　hostPath允许挂载Node（宿主机）上的文件系统到Pod里面去。如果Pod需要使用Node上的文件，可以使用hostPath。

3.2 hostPath类型

值	行为
空	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`	如果给定路径中不存在任何内容，则将根据需要创建一个空目录，权限设置为0755，与Kubelet具有相同的组和所有权。
`Directory`	目录必须存在于给定路径中
`FileOrCreate`	如果给定路径中不存在任何内容，则会根据需要创建一个空文件，权限设置为0644，与Kubelet具有相同的组和所有权。
`File`	文件必须存在于给定路径中
`Socket`	UNIX套接字必须存在于给定路径中
`CharDevice`	字符设备必须存在于给定路径中
`BlockDevice`	块设备必须存在于给定路径中

3.2 演示：创建hostPath存储卷

（1）编写yaml文件，并创建

创建存储卷，使用DirectoryOrCreate类型，node节点不存在会自动创建

[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）查询验证

[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上查询是否生产目录

[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）验证存储卷功能

---在node1上生成文件

[root@node1 ~]# echo "node01.along.com" > /data/pod/volume1/index.html

---访问pod内服务，显示成功

[root@master volumes]# curl 10.244.1.111

node01.along.com

（4）就算pod被删除再重建，只要node还在，存储卷就还在

[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、共享存储NFS存储卷

4.1 NFS存储卷介绍

　　NFS 是Network File System的缩写，即网络文件系统。Kubernetes中通过简单地配置就可以挂载NFS到Pod中，而NFS中的数据是可以永久保存的，同时NFS支持同时写操作。Pod被删除时，Volume被卸载，内容被保留。这就意味着NFS能够允许我们提前对数据进行处理，而且这些数据可以在Pod之间相互传递。

4.2 演示：创建NFS存储卷

4.2.1 在一台服务器搭建NFS

（1）事前准备

① 修改k8s集群服务的hosts文件，使之能解析nfs服务器

[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集群服务器，安装nfs-utils 工具

$ yum -y install nfs-utils

（2）在106服务器上提供nfs服务

[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 创建NFS存储卷

（1）编写yaml文件，并创建

[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）验证，访问服务成功

[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>

删除pod，再创建，也还存在数据。

5、一些不常用的存储卷

5.1 gitRepo

（1）介绍

gitRepo volume将git代码下拉到指定的容器路径中

（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/

5.2 glusterfs

　　glusterfs，允许将Glusterfs（一个开源网络文件系统）Volume安装到pod中。不同于emptyDir，Pod被删除时，Volume只是被卸载，内容被保留。味着glusterfs能够允许我们提前对数据进行处理，而且这些数据可以在Pod之间“切换”。

　　注意：：必须先运行自己的GlusterFS安装，然后才能使用它。

　　有关更多详细信息，请参阅GlusterFS示例。

5.3 RBD

　　RBD允许Rados Block Device格式的磁盘挂载到Pod中，同样的，当pod被删除的时候，rbd也仅仅是被卸载，内容保留，rbd能够允许我们提前对数据进行处理，而且这些数据可以在Pod之间“切换”。

　　有关更多详细信息，请参阅RBD示例。

5.4 cephfs

　　cephfs Volume可以将已经存在的CephFS Volume挂载到pod中，与emptyDir特点不同，pod被删除的时，cephfs仅被被卸载，内容保留。cephfs能够允许我们提前对数据进行处理，而且这些数据可以在Pod之间“切换”。

　　提示：可以使用自己的Ceph服务器运行导出，然后在使用cephfs。

　　有关更多详细信息，请参阅CephFS示例。