K8S 数据存储详细讲解

Posted 2023-01-02 Xd聊架构

文章目录

• 一、基本存储
• • 1.EmptyDir
  • 2.HostPath
  • 3.NFS
• 二、高级存储
• • 1.PV和PVC
  • 2.PV
  • 3.PVC
  • 4.生命周期
• 三、配置存储
• • 1.ConfigMap
  • 2.Secret
• 结尾

---

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、基本存储

1.EmptyDir

EmptyDir是最基础的Volume类型，一个EmptyDir就是Host上的一个空目录。

EmptyDir是在Pod被分配到Node时创建的，它的初始内容为空，并且无须指定宿主机上对应的目录文
件，因为kubernetes会自动分配一个目录，当Pod销毁时， EmptyDir中的数据也会被永久删除。
EmptyDir用途如下：

• 临时空间，例如用于某些应用程序运行时所需的临时目录，且无须永久保留
• 一个容器需要从另一个容器中获取数据的目录（多容器共享目录）

接下来，通过一个容器之间文件共享的案例来使用一下EmptyDir。

在一个Pod中准备两个容器nginx和busybox，然后声明一个Volume分别挂在到两个容器的目录中，然后nginx容器负责向Volume中写日志，busybox中通过命令将日志内容读到控制台。

2.HostPath

上面提到，EmptyDir中数据不会被持久化，它会随着Pod的结束而销毁，如果想简单的将数据持久化
到主机中，可以选择HostPath。

HostPath就是将Node主机中一个实际目录挂在到Pod中，以供容器使用，这样的设计就可以保证Pod销毁了，但是数据依据可以存在于Node主机上。

3.NFS

HostPath可以解决数据持久化的问题，但是一旦Node节点故障了，Pod如果转移到了别的节点，又会出现问题了，此时需要准备单独的网络存储系统，比较常用的用NFS、CIFS。

​ NFS是一个网络文件存储系统，可以搭建一台NFS服务器，然后将Pod中的存储直接连接到NFS系统上，这样的话，无论Pod在节点上怎么转移，只要Node跟NFS的对接没问题，数据就可以成功访问。

---

二、高级存储

1.PV和PVC

前面已经学习了使用NFS提供存储，此时就要求用户会搭建NFS系统，并且会在yaml配置nfs。由于
kubernetes支持的存储系统有很多，要求客户全都掌握，显然不现实。为了能够屏蔽底层存储实现的细节，方便用户使用， kubernetes引入PV和PVC两种资源对象。

PV（Persistent Volume）是持久化卷的意思，是对底层的共享存储的一种抽象。一般情况下PV由 kubernetes管理员进行创建和配置，它与底层具体的共享存储技术有关，并通过插件完成与共享存储的对接。

PVC（Persistent Volume Claim）是持久卷声明的意思，是用户对于存储需求的一种声明。换句话说，PVC其实就是用户向kubernetes系统发出的一种资源需求申请。

使用了PV和PVC之后，工作可以得到进一步的细分：

• 存储：存储工程师维护
• PV： kubernetes管理员维护
• PVC：kubernetes用户维护

2.PV

PV是存储资源的抽象，下面是资源清单文件:

apiVersion: v1  
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv2
spec:
  nfs: # 存储类型，与底层真正存储对应
  capacity:  # 存储能力，目前只支持存储空间的设置
    storage: 2Gi
  accessModes:  # 访问模式
  storageClassName: # 存储类别
  persistentVolumeReclaimPolicy: # 回收策略

PV 的关键配置参数说明：

• 存储类型
  底层实际存储的类型，kubernetes支持多种存储类型，每种存储类型的配置都有所差异

• 存储能力（capacity）
  ​ 目前只支持存储空间的设置( storage=1Gi )，不过未来可能会加入IOPS、吞吐量等指标的配置

• 访问模式（accessModes）
  用于描述用户应用对存储资源的访问权限，访问权限包括下面几种方式：

  • ReadWriteOnce（RWO）：读写权限，但是只能被单个节点挂载
  • ReadOnlyMany（ROX）： 只读权限，可以被多个节点挂载
  • ReadWriteMany（RWX）：读写权限，可以被多个节点挂载

  需要注意的是，底层不同的存储类型可能支持的访问模式不同

• 回收策略（persistentVolumeReclaimPolicy）
  当PV不再被使用了之后，对其的处理方式。目前支持三种策略：

  • Retain （保留） 保留数据，需要管理员手工清理数据
  • Recycle（回收） 清除 PV 中的数据，效果相当于执行 rm -rf /thevolume/*
  • Delete （删除） 与 PV 相连的后端存储完成 volume 的删除操作，当然这常见于云服务商的存储服务

  需要注意的是，底层不同的存储类型可能支持的回收策略不同

• 存储类别
  PV可以通过storageClassName参数指定一个存储类别

  • 具有特定类别的PV只能与请求了该类别的PVC进行绑定
  • 未设定类别的PV则只能与不请求任何类别的PVC进行绑定

• 状态（status）
  一个 PV 的生命周期中，可能会处于4中不同的阶段：

  • Available（可用）： 表示可用状态，还未被任何 PVC 绑定
  • Bound（已绑定）： 表示 PV 已经被 PVC 绑定
  • Released（已释放）： 表示 PVC 被删除，但是资源还未被集群重新声明
  • Failed（失败）： 表示该 PV 的自动回收失败

3.PVC

PVC是资源的申请，用来声明对存储空间、访问模式、存储类别需求信息。下面是资源清单文件:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc
  namespace: dev
spec:
  accessModes: # 访问模式
  selector: # 采用标签对PV选择
  storageClassName: # 存储类别
  resources: # 请求空间
    requests:
      storage: 5Gi

PVC 的关键配置参数说明：

• 访问模式（accessModes）
  ​ 用于描述用户应用对存储资源的访问权限

• 选择条件（selector）
  通过Label Selector的设置，可使PVC对于系统中己存在的PV进行筛选

• 存储类别（storageClassName）
  PVC在定义时可以设定需要的后端存储的类别，只有设置了该class的pv才能被系统选出

• 资源请求（Resources ）
  描述对存储资源的请求

4.生命周期

PVC和PV是一一对应的，PV和PVC之间的相互作用遵循以下生命周期：

• 资源供应
  管理员手动创建底层存储和PV

• 资源绑定
  用户创建PVC，kubernetes负责根据PVC的声明去寻找PV，并绑定在用户定义好PVC之后，系统将根据PVC对存储资源的请求在已存在的PV中选择一个满足条件的

  • 一旦找到，就将该PV与用户定义的PVC进行绑定，用户的应用就可以使用这个PVC了

  • 如果找不到，PVC则会无限期处于Pending状态，直到等到系统管理员创建了一个符合其要求的PV

  PV一旦绑定到某个PVC上，就会被这个PVC独占，不能再与其他PVC进行绑定了

• 资源使用：
  用户可在pod中像volume一样使用pvc
  Pod使用Volume的定义，将PVC挂载到容器内的某个路径进行使用。

• 资源释放
  用户删除pvc来释放pv
  当存储资源使用完毕后，用户可以删除PVC，与该PVC绑定的PV将会被标记为“已释放”，但还不能立刻与其他PVC进行绑定。通过之前PVC写入的数据可能还被留在存储设备上，只有在清除之后该PV才能再次使用。

• 资源回收：
  kubernetes根据pv设置的回收策略进行资源的回收
  对于PV，管理员可以设定回收策略，用于设置与之绑定的PVC释放资源之后如何处理遗留数据的问题。只有PV的存储空间完成回收，才能供新的PVC绑定和使用

---

三、配置存储

1.ConfigMap

ConfigMap是一种比较特殊的存储卷，它的主要作用是用来存储配置信息的。

2.Secret

在kubernetes中，还存在一种和ConfigMap非常类似的对象，称为Secret对象。它主要用于存储敏感信息，例如密码、秘钥、证书等等。

---

结尾

• 感谢大家的耐心阅读，如有建议请私信或评论留言。
• 如有收获，劳烦支持，关注、点赞、评论、收藏均可，博主会经常更新，与大家共同进步