k8s——kubernetes--Volumes

kubernetes-Volumes

一：简介

Volume是对各种存储资源的抽象、虚拟化。为管理、控制、使用存储资源提供统一接口。如Openstack中的volume为虚拟机提供存储，而Docker中的volume为容器提供存储。

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。问题之一是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。第二个问题会在同一 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。

Docker 也有卷（Volume）的概念，但对它只有少量且松散的管理。 Docker 卷是磁盘上或者另外一个容器内的一个目录。 Docker 提供卷驱动程序，但是其功能非常有限。

Kubernetes 支持很多类型的卷。 Pod 可以同时使用任意数目的卷类型。临时卷类型的生命周期与 Pod 相同，但持久卷可以比 Pod 的存活期长。因此，卷的存在时间会超出 Pod 中运行的所有容器，并且在容器重新启动时数据也会得到保留。当 Pod 不再存在时，卷也将不再存在。

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。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。

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。容器中的进程看到的是由它们的 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部。各个卷则挂载在镜像内的指定路径上。卷不能挂载到其他卷之上，也不能与其他卷有硬链接。 Pod 配置中的每个容器必须独立指定各个卷的挂载位置。

二:kubernetes中的卷

1.awsElasticBlockStore
awsElasticBlockStore卷将 Amazon Web服务（AWS）EBS 卷挂载到你的 Pod 中。与emptyDir在 Pod 被删除时也被删除不同，EBS 卷的内容在删除 Pod 时会被保留，卷只是被卸载掉了。这意味着 EBS 卷可以预先填充数据，并且该数据可以在 Pod 之间共享。
你在使用 EBS 卷之前必须使用aws ec2 create-volume命令或者 AWS API 创建该卷。
限制:

1.Pod 运行所在的节点必须是 AWS EC2 实例。
2.这些实例需要与 EBS 卷在相同的地域（Region）和可用区Availability-Zone。
3.EBS 卷只支持被挂载到单个 EC2 实例上。

1）.创建 EBS 卷

aws ec2 create-volume --availability-zone=eu-west-1a --size=10 --volume-type=gp2

2）.AWS EBS 配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-ebs
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-ebs
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    # 此 AWS EBS 卷必须已经存在
    awsElasticBlockStore:
      volumeID: "<volume-id>"
      fsType: ext4

2.azureDisk
azureDisk卷类型用来在 Pod 上挂载 Microsoft Azure 数据盘（Data Disk）。

详细使用官方链接:
https://github.com/kubernetes/examples/blob/master/staging/volumes/azure_disk/README.md

3.azureFile
azureFile 卷类型用来在 Pod 上挂载 Microsoft Azure 文件卷（File Volume）（SMB 2.1 和 3.0）。

详细使用官方链接:
https://github.com/kubernetes/examples/blob/master/staging/volumes/azure_file/README.md

4.cephfs
cephfs卷允许你将现存的 CephFS 卷挂载到 Pod 中。不像emptyDir那样会在 Pod 被删除的同时也会被删除，cephfs卷的内容在 Pod 被删除时会被保留，只是卷被卸载了。这意味着 cephfs 卷可以被预先填充数据，且这些数据可以在 Pod 之间共享。同一cephfs卷可同时被多个写者挂载。

详细使用官方链接:
https://github.com/kubernetes/examples/tree/master/volumes/cephfs/

5.cinder
Kubernetes 必须配置了 OpenStack Cloud Provider;cinder卷类型用于将 OpenStack Cinder 卷挂载到 Pod 中。

Cinder 卷示例配置

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-cinder
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-cinder-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-cinder
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    # 此 OpenStack 卷必须已经存在
    cinder:
      volumeID: "<volume-id>"
      fsType: ext4

6.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-configConfigMap 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
注意:
1.在使用 ConfigMap 之前你首先要创建它。
2.容器以 subPath 卷挂载方式使用 ConfigMap 时，将无法接收 ConfigMap 的更新。
3.文本数据挂载成文件时采用 UTF-8 字符编码。如果使用其他字符编码形式，可使用binaryData字段。

7.downwardAPI
downwardAPI卷用于使 downward API 数据对应用程序可用。这种卷类型挂载一个目录并在纯文本文件中写入所请求的数据。

说明：容器以 subPath 卷挂载方式使用 downwardAPI 时，将不能接收到它的更新。

8.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。

1.用途
1.缓存空间，例如基于磁盘的归并排序。
2.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。
3.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。
2.emptyDir 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: {}

9.glusterfs
glusterfs卷能将 Glusterfs (一个开源的网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。不像emptyDir那样会在删除 Pod 的同时也会被删除，glusterfs卷的内容在删除 Pod 时会被保存，卷只是被卸载。这意味着glusterfs卷可以被预先填充数据，并且这些数据可以在 Pod 之间共享。 GlusterFS 可以被多个写者同时挂载。

使用参考官方文档:
https://github.com/kubernetes/examples/tree/master/volumes/glusterfs

10.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

1.用法
1.运行一个需要访问 Docker 内部机制的容器；可使用hostPath挂载/var/lib/docker路径。
2.在容器中运行 cAdvisor 时，以hostPath方式挂载/sys
3.允许 Pod 指定给定的hostPath在运行 Pod 之前是否应该存在，是否应该创建以及应该以什么方式存在。

除了必需的 path属性之外，用户可以选择性地为hostPath 卷指定type

2.hostPath 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

3.案例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deploy-tomcat-1
  labels:
    app: tomcat-1

spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat-1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat-1
    spec:
      containers:
      - name: tomcat-1
        image: daocloud.io/library/tomcat:8-jdk8
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 8080
        volumeMounts:
        - mountPath: /usr/local/tomcat/webapps
          name: xingdian
      volumes:
      - name: xingdian
        hostPath: 
          path: /opt/apps/web 
          type: Directory
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-service-1
  labels:
    app: tomcat-1
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 888
    targetPort: 8080
    nodePort: 30021
  selector:
    app: tomcat-1

4.特殊用法

FileOrCreate模式不会负责创建文件的父目录。如果欲挂载的文件的父目录不存在，Pod 启动会失败。为了确保这种模式能够工作，可以尝试把文件和它对应的目录分开挂载，如 FileOrCreate 配置所示。
hostPath FileOrCreate 配置示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-webserver
spec:
  containers:
  - name: test-webserver
    image: k8s.gcr.io/test-webserver:latest
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/local/aaa
      name: mydir
    - mountPath: /var/local/aaa/1.txt
      name: myfile
  volumes:
  - name: mydir
    hostPath:
      # 确保文件所在目录成功创建。
      path: /var/local/aaa
      type: DirectoryOrCreate
  - name: myfile
    hostPath:
      path: /var/local/aaa/1.txt
      type: FileOrCreate

11.iscsi
iscsi卷能将 iSCSI (基于 IP 的 SCSI) 卷挂载到你的 Pod 中。不像 emptyDir那样会在删除 Pod 的同时也会被删除，iscsi卷的内容在删除 Pod 时会被保留，卷只是被卸载。这意味着 iscsi卷可以被预先填充数据，并且这些数据可以在 Pod 之间共享。

在使用 iSCSI 卷之前，你必须拥有自己的 iSCSI 服务器，并在上面创建卷。

12.nfs
nfs卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。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。

官方使用参考文档:
https://github.com/kubernetes/examples/tree/master/staging/volumes/nfs