Kubernetes——存储之Volume

前言：

容器磁盘上的文件的生命周期是短暂的，这就使得在容器中运行重要应用时会出现一些问题。首先，当容器崩溃时，kubelet 会重启它，但是容器中的文件将丢失——容器以干净的状态（镜像最初的状态）重新启动。其次，在Pod中同时运行多个容器时，这些容器之间通常需要共享文件。Kubernetes 中的Volume抽象就很好的解决了这些问题

1、背景

Kubernetes 中的卷有明确的寿命 —— 与封装它的 Pod 相同。所f以，卷的生命比 Pod 中的所有容器都长，当这个容器重启时数据仍然得以保存。当然，当 Pod 不再存在时，卷也将不复存在。也许更重要的是，Kubernetes支持多种类型的卷，Pod 可以同时使用任意数量的卷

2、卷的类型

Kubernetes支持以下类型的卷

• awsElasticBlockStore
• azureDisk
• azureFile
• cephfs
• configMap
• csi
• downwardAPI
• emptyDir
• fc (fibre channel)
• flocker
• gcePersistentDisk
• gitRepo (deprecated)
• glusterfs
• hostPath
• iscsi
• local
• nfs
• persistentVolumeClaim
• projected
• portworxVolume
• quobyte
• rbd
• scaleIO
• secret
• storageos
• vsphereVolume

3、常见存储类型说明及示例

cephfs

cephfs是一款优秀、流行的云环境存储解决方案，原因是它开源、高可用、弹性伸缩，对操作系统、硬件无特殊要求，用户很容易搭建，使用它的节点也无特别要求。它具备awsElasticBlockStore陈述之所有特点，并且单个voluem可以被多个节点同时使用。用户首先搭建自己的cephfs环境，然后配置kubernetes集群与其对接，最后在pod中使用其提供的volume，详细参考这里。

configMap

用户首先创建configＭap并创建数据保存其中，此时数据保存在kubernetes的etcd数据库中，volume还不存在。当用户在pod中引用创建的configMap时，系统首先在节点上创建volume并将数据保存其中，这个volume占用的是节占的存储空间。此后就可以像使用普通volume一样使用它。

configMap是kubernetes中的一种对象类型，核心本质是以volume的方式将单独管理的配置信息传递给pod中的容器，并非用来存储持久化数据。详细参考这里。

downwardAPI

与configＭap类似，以volume的方式向pod中的容器传递信息。configMap中的信息由用户在创建对象时传递，而downwardAPI的信息就来自pod对象本身，downwardAPI不需要创建，它是pod Spec中的一个字段，内容指向pod对象本身的其它字段，如pod的metadata、image等信息。在创建pod时系统首先将指向的字段提取出来，然后创建volume并保存提取出来的字段并挂载，容器就可以读取这些字段了。

downwardAPI的目的是为将pod本身的字段信息如label、annotation等传递给容器的一种手段。详细参考这里。

glusterfs

与cephfs一样，流行的云环境下的存储解决方案，详细参考这里，示例参考这里。

emptyDir

当 Pod 被分配给节点时，首先创建emptyDir卷，并且只要该 Pod 在该节点上运行，该卷就会存在。正如卷的名字所述，它最初是空的。Pod 中的容器可以读取和写入emptyDir卷中的相同文件，尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod 时，emptyDir中的数据将被永久删除
注意：容器崩溃不会从节点中移除Pod，因此emptyDir卷中的数据在容器崩溃时是安全的。

emptyDir的用法有：

• ①暂存空间，例如用于基于磁盘的合并排序
• ②用作长时间计算崩溃恢复时的检查点
• ③Web服务器容器提供数据时，保存内容管理器容器提取的文件

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卷将主机节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中
hostPath的用途如下：

• 运行需要访问 Docker 内部的容器；使用/var/lib/docker的hostPath
• 在容器中运行 cAdvisor；使用/dev/cgroups的hostPath
• 允许 pod 指定给定的 hostPath 是否应该在 pod 运行之前存在，是否应该创建，以及它应该以什么形式存在

除了所需的path属性之外，用户还可以为hostPath卷指定type

使用这种卷类型是请注意，因为：

• 由于每个节点上的文件都不同，具有相同配置（例如从 podTemplate 创建的）的 pod 在不同节点上的行为可能会有所不同
• 当 Kubernetes 按照计划添加资源感知调度时，将无法考虑hostPath使用的资源
• 在底层主机上创建的文件或目录只能由 root 写入。您需要在特权容器中以 root 身份运行进程，或修改主机上的文件权限以便写入hostPath卷

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:
      # directory location on host
      path: /data
      # this field is optional type: Directory
      type: Directory

iscsi

互联网小型计算机系统接口，其特点是便宜。示例参考这里。

local

与emptyDir相似，它也占用节点的存储空间。不同点是它是kubernetes中的一种对象类型，用户可以像管理普通对象一样管理它。emptyDir在pod实例开时运行时分配，当pod离节点时删除。local类型的volume则由用户创建，系统在合适的节点上为其分配资源，调度到这个节点上的pod可以挂载它，pod离开时它也不会消失，除非用户删除。示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi
  # volumeMode field requires BlockVolume Alpha feature gate to be enabled.
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  storageClassName: local-storage
  local:
    path: /mnt/disks/ssd1
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - example-node

nfs

nfs网络文件系统，详细参考这里。

persistentVolumeClaim

与flocker相似，用来屏蔽不同云环境，详细参考这里。

projected

如果一个容器需要挂开多个已经存在的volume比如Secret、ConfigMap、DownwardAPI等，原本每个这种类型的volume需要各自占用一个挂载目录，而projected能将它们整合在一起，并只挂开到一个目录下，示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-test
spec:
  containers:
  - name: container-test
    image: busybox
    volumeMounts:
    - name: all-in-one
      mountPath: "/projected-volume"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: all-in-one
    projected:
      sources:
      - secret:
          name: mysecret
          items:
            - key: username
              path: my-group/my-username
      - downwardAPI:
          items:
            - path: "labels"
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.labels
            - path: "cpu_limit"
              resourceFieldRef:
                containerName: container-test
                resource: limits.cpu
      - configMap:
          name: myconfigmap
          items:
            - key: config
              path: my-group/my-config

参考：
https://www.cnblogs.com/LiuQizhong/p/11613723.html

https://www.cnblogs.com/tylerzhou/p/11001617.html