k8s学习-持久化存储(VolumeshostPathemptyDirPVPVC)详解与实战

Posted lady_killer9

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了k8s学习-持久化存储(VolumeshostPathemptyDirPVPVC)详解与实战相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

目录


概念

Volumes

容器中的磁盘文件是短暂的,容器崩溃后,再次重启,数据就丢失了。k8s通过volumes进行数据持久化和共享数据。volumes的本质就是一个目录。volume有很多类型,有些已经弃用了,这里提几个还在用的。

ConfigMap && Secret

之前介绍过,可以查看下面的文章:
k8s学习-ConfigMap(创建、使用、更新、删除等)
k8s学习-Secret(创建、使用、更新、删除等)

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。

如果通过 AdmissionPolicy 限制hostPath 对特定目录的访问,则必须要求 volumeMounts 使用 readOnly 挂载以使策略生效。
注意:使用hostPath时,别忘了指定Pod部署的节点。

模版

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: 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

支持的 type 值如下:

取值行为
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如果在给定路径上什么都不存在,那么将根据需要创建空目录,权限设置为 0755,具有与 kubelet 相同的组和属主信息。
Directory在给定路径上必须存在的目录。
FileOrCreate如果在给定路径上什么都不存在,那么将在那里根据需要创建空文件,权限设置为 0644,具有与 kubelet 相同的组和所有权。
File在给定路径上必须存在的文件。
Socket在给定路径上必须存在的 UNIX 套接字。
CharDevice在给定路径上必须存在的字符设备。
BlockDevice在给定路径上必须存在的块设备。

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。

说明: 容器崩溃并不会导致 Pod 被从节点上移除,因此容器崩溃期间 emptyDir 卷中的数据是安全的。

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。

模版

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  - image: test-webserver
    name: test-container2
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: 

PV

PV就是持久卷(Persistent Volume),是集群中的一块存储,可以由管理员事先制备, 或者使用存储类(Storage Class)来动态制备。与Volume不同的是,它们有独立的生命周期,是一种k8s资源,在kubectl中可以缩写为pv。

模版

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

persistentVolumeReclaimPolicy有以下三种:

  • Retain – 手动回收
  • 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
  • Recycle – 基本擦除 (rm -rf /thevolume/*),已被废弃,使用动态制备替代。

capacity: PV的容量

VolumeMode(卷模式)有两种:

  • Filesystem:被 Pod 挂载到某个目录
  • Block: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。

accessModes(访问模式)有以下几种:

  • ReadWriteOnce:单节点读写模式挂载
  • ReadWriteMany:多节点读写模式挂载
  • ReadOnlyMany:多节点只读模式挂载

说明:Kubernetes 使用卷访问模式来匹配 PersistentVolumeClaim 和 PersistentVolume。 在某些场合下,卷访问模式也会限制 PersistentVolume 可以挂载的位置。

storageClassName:PVC和PV的保持一致

每个卷会处于以下阶段(Phase)之一:

  • Available(可用)-- 卷是一个空闲资源,尚未绑定到任何申领;
  • Bound(已绑定)-- 该卷已经绑定到某申领;
  • Released(已释放)-- 所绑定的申领已被删除,但是资源尚未被集群回收;
  • Failed(失败)-- 卷的自动回收操作失败。

PVC

PVC就是持久卷申领(PersistentVolumeClaim,PVC) 表达的是用户对存储的请求。Pod 将 PVC 申领当做存储卷来使用。集群会检视 PVC 申领,找到所绑定的卷, 并为 Pod 挂载该卷。如果用户删除被某 Pod 使用的 PVC 对象,该 PVC 申领不会被立即移除。 PVC 对象的移除会被推迟,直至其不再被任何 Pod 使用。

模版

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]

selector说明:

  • matchLabels - 卷必须包含带有此值的标签
  • matchExpressions - 通过设定键(key)、值列表和操作符(operator) 来构造的需求。合法的操作符有 In、NotIn、Exists 和 DoesNotExist。

实战

volumes - hostPath

宿主机的时区、时间和Pod中容器的不一致

修改一下上面的模版,nginx-hostpath.yaml如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-hostpath
spec:
  nodeName: xxx-105-centos
  containers:
  - image: nginx:1.14.2
    name: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /etc/timezone
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      path: /etc/timezone
      type: File

根据个人情况,替换node名,镜像等

命令

kubectl create -f nginx-hostpath.yaml

结果

可以看到,文件挂载成功了。

volumes - emptyDir

busybox-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-emptydir
spec:
  containers:
  - image: busybox:latest
    name: busybox1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ['sh','-c','sleep 3600']
    volumeMounts:
    - mountPath: /home
      name: cache-volume
  - image: busybox:latest
    name: busybox2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ['sh','-c','sleep 3600']
    volumeMounts:
    - mountPath: /home
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: 

命令

kubectl create -f busybox-emptydir.yaml
kubectl exec -it busybox-emptydir -c busybox1 -- touch /home/lady_killer
kubectl exec -it busybox-emptydir -c busybox2 -- ls /home

结果

PV & PVC - hostPath

任务:

  1. 创建一个pv,名字为app-config,大小为2Gi,访问权限为ReadWriteMany,storageClassName为manual。Volume的类型为hostPath,路径为/srv/app-config
  2. 创建一个名字为app-config-pvc的pvc,绑定上面的pv,大小为10Mi
  3. 创建一个Pod,名字为web-server,镜像为nginx:1.14.2,并且挂载该PVC至/usr/share/nginx/html,挂载的权限为ReadWriteMany。

app-config.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: app-config
  labels:
    type: local
spec:
  storageClassName: manual
  capacity:
    storage: 2Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  hostPath:
    path: "/srv/app-config"

app-config-pvc.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: app-config
spec:
  storageClassName: manual
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Mi

web-server-pvc.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-server
spec:
  volumes:
    - name: app-config
      persistentVolumeClaim:
        claimName: app-config
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.14.2
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: app-config

命令

kubectl create -f app-config.yaml
kubectl create -f app-config-pvc.yaml
kubectl create -f web-server-pvc.yaml

结果

可以看到PV在创建PVC后,状态由Available转为Bound,说明PVC绑定成功。

注意项

绑定不上pv的可能情况:

  • PVC的空间申领大小大于PV的大小
  • PVC的StorageClassName与PV的不一致
  • PVC的accessModes和PV的不一致

挂在PVC的Pod处于Pending状态:

  • PVC创建失败
  • PVC和Pod不在同一个namespace

删除PVC时建议先将使用PVC的Pod等删除

参考

k8s-volumes
k8s-Persistent Volumes
k8s-storage-classes
配置 Pod 以使用 PersistentVolume 作为存储
更多k8s相关内容,请看文章:k8s学习-思维导图与学习笔记

以上是关于k8s学习-持久化存储(VolumeshostPathemptyDirPVPVC)详解与实战的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

k8s学习-CKA真题-持久化存储

k8s学习-CKA真题-持久化存储

深入剖析k8s中的存储

ASP.NET Core on K8S深入学习数据管理

k8s基础学习-介绍持久卷和持久卷声明

k8s中的Mysql数据库持久化存储