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Kubernetes — Volumes

程序员文章站 2022-05-11 17:03:38
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卷

kubernetes 支持许多类型的卷，Pod也可以同时使用任意数量的卷类型。

卷又分为临时卷（ephemeral volume）和持久卷（persistent volume）。临时卷类型的生命周期与 Pod 相同，持久卷可以脱离Pod生命周期而独立存在，比 Pod 的存活期长。 当 Pod 不再存在时，Kubernetes 也会销毁临时卷，但不会销毁持久卷。

卷的核心是一个目录，其中可能存有数据，Pod 中的容器可以访问该目录中的数据。 所采用的特定的卷类型将决定该目录如何形成的、使用何种介质保存数据以及目录中存放 的内容。

卷类型

configMap

configMap 卷提供了向 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 Pod 中运行的容器化应用使用。

引用 configMap 对象时，你可以在 volume 中通过它的名称来引用。 你可以自定义 ConfigMap 中特定条目所要使用的路径。 下面的配置显示了如何将名为 log-config 的 ConfigMap 挂载到名为 configmap-pod 的 Pod 中：

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 以卷的形式挂载，并且存储在 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，这个路径来源于卷的 mountPath 和 log_level 键对应的 path。

emptyDir

当 Pod 分派到某个 Node 上时，emptyDir 卷会被创建，并且在 Pod 在该节点上运行期间，卷一直存在。 就像其名称表示的那样，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，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 卷中的数据也会被永久删除。

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。

你可以将 emptyDir.medium 字段设置为 "Memory"，以告诉 Kubernetes 为你挂载 tmpfs（基于 RAM 的文件系统）。 虽然 tmpfs 速度非常快，但是要注意它与磁盘不同。 tmpfs 在节点重启时会被清除，并且你所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗，受容器内存限制约束。

配置示例：

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: {}

hostPath

hostPath 卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到你的 Pod 中。

HostPath 卷存在许多安全风险，最佳做法是尽可能避免使用 HostPath。 当必须使用 HostPath 卷时，它的范围应仅限于所需的文件或目录，并以只读方式挂载。

配置示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # 宿主上目录位置
      path: /data
      # 此字段为可选
      type: Directory

nfs

nfs 卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。 与 emptyDir不同的是， emptyDir会在删除 Pod 的同时也会被删除，nfs 卷的内容在删除 Pod 时会被保存，此时卷只是被卸载。 这意味着 nfs 卷可以被预先填充数据，并且这些数据可以在 Pod 之间共享。

persistentVolumeClaim

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

secret

secret 卷用来给 Pod 传递敏感信息，例如密码。你可以将 Secret 存储在 Kubernetes API 服务器上，然后以文件的形式挂在到 Pod 中，无需直接与 Kubernetes 耦合。 secret 卷由 tmpfs（基于 RAM 的文件系统）提供存储，因此它们永远不会被写入非易失性 （持久化的）存储器。

其他的卷类型在此不再一一列举，可自行参考[官方文档][https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#volume-types]

持久卷

持久卷（PersistentVolume，PV）是集群中的一块存储，可以由管理员事先供应，或者使用存储类（Storage Class）来动态供应。 持久卷是集群资源，就像节点也是集群资源一样。PV 持久卷和普通的 Volume 一样，也是使用卷插件来实现的，只是它们拥有独立于任何使用 PV 的 Pod 的生命周期。

示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv0003
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /tmp
    server: 172.17.0.2

卷模式

针对 PV 持久卷，Kubernetes 支持两种卷模式（volumeModes）：Filesystem（文件系统） 和 Block（块）。 volumeMode 是一个可选的 API 参数。 如果该参数被省略，默认的卷模式是 Filesystem。

volumeMode 属性设置为 Filesystem 的卷会被 Pod 挂载到某个目录。 如果卷的存储来自某块设备而该设备目前为空，Kuberneretes 会在第一次挂载卷之前在设备上创建文件系统。

你可以将 volumeMode 设置为 Block，以便将卷作为原始块设备来使用。 这类卷以块设备的方式交给 Pod 使用，其上没有任何文件系统。另外，Pod 中运行的应用必须知道如何处理原始块设备。

访问模式

ReadWriteOnce：卷可以被一个节点以读写方式挂载。 ReadWriteOnce 访问模式也允许运行在同一节点上的多个 Pod 访问卷。

ReadOnlyMany：卷可以被多个节点以只读方式挂载。

ReadWriteMany：卷可以被多个节点以读写方式挂载。

ReadWriteOncePod：卷可以被单个 Pod 以读写方式挂载。

类

每个 PV 可以属于某个类（Class），通过将其 storageClassName 属性设置为某个 StorageClass的名称来指定。 特定类的 PV 卷只能绑定到请求该类存储卷的 PVC 申领。 未设置 storageClassName 的 PV 卷没有类设定，只能绑定到那些没有指定特定 存储类的 PVC 申领。

回收策略

回收策略：

  • Retain – 手动回收
  • Recycle – 基本擦除 (rm -rf /thevolume/*)
  • Delete – 诸如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 或 OpenStack Cinder 卷这类关联存储资产也被删除

目前，仅 NFS 和 HostPath 支持回收（Recycle）。 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 Cinder 卷都支持删除（Delete）。

PersistentVolumeClaims

持久卷申领（PersistentVolumeClaim，PVC）表达的是用户对存储的请求。概念上与 Pod 类似。 Pod 会耗用节点资源，而 PVC 申领会耗用 PV 资源。Pod 可以请求特定数量的资源（CPU 和内存）；同样 PVC 申领也可以请求特定的大小和访问模式。

示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: myclaim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  volumeMode: Filesystem
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi
  storageClassName: slow
  selector:
    matchLabels:
      release: "stable"
    matchExpressions:
      - {key: environment, operator: In, values: [dev]}

使用pvc作为卷：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
    - name: myfrontend
      image: nginx
      volumeMounts:
      - mountPath: "/var/www/html"
        name: mypd
  volumes:
    - name: mypd
      persistentVolumeClaim:
        claimName: myclaim

持久化存储

临时卷

有些应用程序需要额外的存储，但并不关心数据在重启后仍然可用，既是否被持久地保存。 例如，缓存服务经常受限于内存大小，将不常用的数据转移到比内存慢、但对总体性能的影响很小的存储中。

另有些应用程序需要以文件形式注入的只读数据，比如配置数据或**。

临时卷（Ephemeral Volumes） 就是为此类用例设计的。因为卷会遵从 Pod 的生命周期，与 Pod 一起创建和删除， 所以停止和重新启动 Pod 时，不会受持久卷在何处可用的限制。

临时卷在 Pod 规范中以内联方式定义，这简化了应用程序的部署和管理。

临时卷类型

Kubernetes 为了不同的目的，支持几种不同类型的临时卷：

  • emptyDir： Pod 启动时为空，存储空间来自本地的 kubelet 根目录（通常是根磁盘）或内存
  • configMap、 downwardAPI、 secret： 将不同类型的 Kubernetes 数据注入到 Pod 中
  • CSI 临时卷： 类似于前面的卷类型，但由专门支持此特性的指定 CSI 驱动程序提供
  • 通用临时卷： 它可以由所有支持持久卷的存储驱动程序提供

emptyDir、configMap、downwardAPI、secret 是作为 本地临时存储提供的。它们由各个节点上的 kubelet 管理。

CSI 临时卷（CSI ephemeral volumes）必须由第三方 CSI 存储驱动程序提供。从概念上讲，CSI 临时卷类似于 configMap、downwardAPI 和 secret 类型的卷： 其存储在每个节点本地管理，并在将 Pod 调度到节点后与其他本地资源一起创建。 在这个阶段，Kubernetes 没有重新调度 Pods 的概念。卷创建不太可能失败，否则 Pod 启动将会受阻。 特别是，这些卷不支持感知存储容量的 Pod 调度。 它们目前也没包括在 Pod 的存储资源使用限制中，因为 kubelet 只能对它自己管理的存储强制执行。

通用临时卷（Generic ephemeral volumes）可以由第三方 CSI 存储驱动程序提供，也可以由支持动态配置的任何其他存储驱动程序提供。 一些专门为 CSI 临时卷编写的 CSI 驱动程序，不支持动态供应：因此这些驱动程序不能用于通用临时卷。通用临时卷类似于 emptyDir 卷，因为它为每个 Pod 提供临时数据存放目录， 在最初制备完毕时一般为空。不过通用临时卷也有一些额外的功能特性：

  • 存储可以是本地的，也可以是网络连接的。
  • 卷可以有固定的大小，pod不能超量使用。
  • 卷可能有一些初始数据，这取决于驱动程序和参数。
  • 当驱动程序支持，卷上的典型操作将被支持，包括 （快照、 克隆、 调整大小和 存储容量跟踪）。
相关标签： 云原生 云原生 CNCF kubernetes

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