k8s初级实战01--数据卷

1 基础概念

Container 中的文件在磁盘上是临时存放的，这给 Container 中运行的较重要的应用程序带来一些问题。问题一：当容器崩溃时文件丢失，kubelet 会重新启动容器， 但容器会以干净的状态重启。 问题二：会在同一 Pod 中运行多个容器并共享文件时出现。 Kubernetes 卷（Volume） 这一抽象概念能够解决这两个问题。

卷的核心是包含一些数据的一个目录，Pod 中的容器可以访问该目录。
使用卷时, 在 .spec.volumes 字段中设置为 Pod 提供的卷，并在 .spec.containers[*].volumeMounts 字段中声明卷在容器中的挂载位置。

数据卷的常见概念包括PV、PVC、StorageClass：
持久卷（Persistent Volume，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。PV 属于集群资源，不属于某个命名空间。
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。PVC 可以请求特定大小和访问模式(ReadWriteOnce、ReadOnlyMany 或 ReadWriteMany )。
存储类（StorageClass）为管理员提供了描述存储 “类” 的方法。 不同的类型可能会映射到不同的服务质量等级或备份策略，或是由集群管理员制定的任意策略。

k8s 中支持很多类型卷，具体如下：

名称	功能说明
awsElasticBlockStore
azureDisk
azureFile
cephfs
cinder
configMap
downwardAPI
emptyDir	在pod中创建空文件夹
fc (光纤通道)
flocker （已弃用）
gcePersistentDisk
gitRepo (已弃用)
glusterfs
hostPath	挂载宿主机器目录
iscsi
local	代表的是某个被挂载的本地存储设备，例如磁盘、分区或者目录
nfs	挂载nfs目录
persistentVolumeClaim
portworxVolume
projected
quobyte
rbd
scaleIO （已弃用）
secret
storageOS
vsphereVolume

2 常见用法

2.1 pod 直接挂载

2.1.1 pod 直接挂载emptyDir

emptyDir 多用于在同一个pod内的不同容器之间共享数据，它仅仅在pod创建的时候被创建，随着pod的删除而消失(数据也会被永久删除)；以下为emptyDir的使用案例：

vim pod-busybox-emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-emptydir
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox-nfs
    resources: {
    
    }
    command:
    - sh
    - -c
    - 'sleep 6000'
    volumeMounts:
    - name: vol-empty
      mountPath: /data-empty
      readOnly: false
  volumes:
  - name: vol-empty
    emptyDir: {
    
    }

测试效果：

2.1.2 pod 直接挂载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。 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；以下为 hostPath 的使用案例：

vim pod-busybox-localpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-local
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox-nfs
    resources: {
    
    }
    command: [sh,-c,'sleep 6000']
    volumeMounts:
    - name: data-local
      mountPath: /data-local
  volumes:
  - name: data-local 
    hostPath:
     path: /disk0
     type: Directory

测试效果：

2.1.3 pod 直接挂载nfs

nfs 卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod ，不像 emptyDir 那样会在删除 Pod 的同时也会被删除，nfs 卷的内容在删除 Pod 时会被保存，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；以下为nfs 的使用案例：
此需要预先创建nfs，具体创建方式可以参考笔者博文: shell编程笔记2–nfs挂载

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vim pod-busybox-nfs.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-nfs
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox-nfs
    resources: {
    
    }
    command: [sh,-c,'sleep 6000']
    volumeMounts:
    - name: data-nfs
      mountPath: /data-nfs
  volumes:
  - name: data-nfs
    nfs:
      readOnly: false
      server: 10.120.75.102
      path: /mnt/mysql01

测试效果：

2.1.4 通过 medium: Memory 挂载shm

默认情况下，pod 中容器shm为64m，但是实际有些业务需要更大量的shm，因此可以通过emptyDir 的 medium: Memory 来挂载宿主机的shm，从而提高容器的shm大小。

vim pod_shm.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-shm
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox
    command:
      - /bin/sh
      - '-c'
      - 'sleep 3600'
    volumeMounts:
    - mountPath: /dev/shm
      name: v-dev-shm
    resources:
      requests:
        cpu: '100m'
        memory: '10Mi'
  volumes:
  - name: v-dev-shm
    emptyDir:
      medium: Memory

测试效果：

2.2 pod+pv+pvc挂载

2.2.1 localPath

vim pv-mysql-local.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume  #资源类型
metadata:
  name: mysql-local-pv
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi 
  accessModes:
    - ReadWriteMany  #访问模式，多个客户端读写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle #回收策略-可以回收
  hostPath: 
    path: /disk0/mysql01
    
vim pvc-mysql-local.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-local-pvc
  namespace: default
spec:
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  resources:
    requests: 
      storage: 5Gi

vim pod-mysql-localpath.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-local
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox-nfs
    resources: {
    
    }
    command: [sh,-c,'sleep 10000']
    volumeMounts:
    - name: data-local
      mountPath: /data-local
  volumes:
  - name: data-local
    persistentVolumeClaim:     
      claimName: mysql-local-pvc

2.2.2 nfs

vim pv-mysql-nfs.yaml 
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume  #资源类型
metadata:
  name: mysql-nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi 
  accessModes:
    - ReadWriteMany  #访问模式，多个客户端读写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle #回收策略-可以回收
  nfs:
    path: "/mnt/mysql01"
    server: 10.120.75.102 #k8s-nfs matser
    readOnly: false  #只读

vim pvc-mysql-nfs.yaml 
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-nfs-pvc
  namespace: default
spec:
  accessModes: ["ReadWriteMany"]
  resources:
    requests: 
      storage: 5Gi

vim pod-mysql-nfs.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-nfs
spec:
  containers:
  - image: busybox:1.32
    name: busybox-nfs
    resources: {
    
    }
    command: [sh,-c,'sleep 10000']
    volumeMounts:
    - name: data-nfs
      mountPath: /data-nfs
  volumes:
  - name: data-nfs
    persistentVolumeClaim:
      claimName: mysql-nfs-pvc

3 注意事项

1. 使用emptyDir 挂载shm的时候，尽量不要设置limitSize，否则当使用达到上限后会导致pod被驱逐。

4 说明

k8s官文-存储
docs.kubernetes.org.cn
Kubernetes 指南