k8s基本存储(EmptyDir、HostPath、NFS)

数据存储

在前面已经提到，容器的生命周期可能很短，会被频繁地创建和销毁。那么容器在销毁时，保存在容器中的数据也会被清除。

这种结果对用户来说，在某些情况下是不乐意看到的。为了持久化保存容器的数据，kubernetes引入了Volume的概念。

Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录，它被定义在Pod上，然后被一个Pod里的多个容器挂载到具体的文件目录下，kubernetes通过Volume实现同一个Pod中不同容器之间的数据共享以及数据的持久化存储。

Volume的生命容器不与Pod中单个容器的生命周期相关，当容器终止或者重启时，Volume中的数据也不会丢失。

kubernetes的Volume支持多种类型，比较常见的有下面几个：

- 基本存储：EmptyDir、HostPath、NFS
- 高级存储：PV、PVC
- 配置存储：ConfigMap、Secret

基本存储

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。

案例

创建一个volume-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-emptydir
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:  # 将logs-volume挂在到nginx容器中，对应的目录为 /var/log/nginx
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"] # 初始命令，动态读取指定文件中内容
    volumeMounts:  # 将logs-volume 挂在到busybox容器中，对应的目录为 /logs
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes: # 声明volume， name为logs-volume，类型为emptyDir
  - name: logs-volume
    emptyDir: {}          #{}不能省略，是占位符的意思

创建并观察

# 创建Pod
[root@master ~]# kubectl create -f volume-emptydir.yaml

# 查看Pod
[root@master ~]# kubectl get pods volume-emptydir -n dev -o wide

# 通过PodIp访问nginx，产生日志
[root@master ~]# curl 10.244.1.92

# 通过kubectl logs命令查看指定容器的标准输出，实时读取日志
[root@master ~]# kubectl logs -f volume-emptydir -n dev -c busybox

HostPath

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。

案例

创建一个volume-hostpath.yaml：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-hostpath
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"]
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: logs-volume
    hostPath: 
      path: /root/logs
      type: DirectoryOrCreate  # 目录存在就使用，不存在就先创建后使用

关于type的值的一点说明：

DirectoryOrCreate 目录存在就使用，不存在就先创建后使用
Directory 目录必须存在
FileOrCreate 文件存在就使用，不存在就先创建后使用
File 文件必须存在
Socket unix套接字必须存在
CharDevice 字符设备必须存在
BlockDevice 块设备必须存在

创建并查看

# 创建Pod
[root@master ~]# kubectl create -f volume-hostpath.yaml

# 查看Pod
[root@master ~]# kubectl get pods volume-hostpath -n dev -o wide

#访问nginx
[root@master ~]# curl 10.244.2.75
[root@master ~]# kubectl logs -f volume-hostpath -n dev -c busybox

# 接下来就可以去host的/root/logs目录下查看存储的文件了
### 注意: 下面的操作需要到Pod所在的节点运行（我的是node2）

[root@node2 ~]# ls /root/logs/
access.log error.log

删除pod后，node2上的目录文件仍存在

# 同样的道理，如果在此目录下创建一个文件，到容器中也是可以看到的

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。

案例

1）首先要准备nfs的服务器，这里为了简单，直接是master节点做nfs服务器

# 在master上安装nfs服务
[root@master ~]# yum install -y nfs-utils rpcbind

# 准备一个共享目录
[root@nfs ~]# mkdir -p /root/data/nfs

# 将共享目录以读写权限暴露给192.168.5.0/24网段中的所有主机
[root@master ~]# vim /etc/exports
[root@master ~]# cat /etc/exports
/root/data/nfs 192.168.1.0/24(rw,no_root_squash)

建议修改权限
chmod 777 -R /root/data/nfs
exportfs -r

# 启动nfs服务
[root@master ~]# systemctl enable rpcbind --now
[root@master ~]# systemctl enable nfs --now

在Master节点（NFS服务器）测试是否挂载成功：
[root@master ~]# showmount -e 192.168.1.50

2）接下来，要在的每个node节点上都安装下nfs，这样的目的是为了node节点可以驱动nfs设备

# 在node上安装nfs服务，注意不需要启动
[root@node1 ~]# yum install nfs-utils -y
[root@node2 ~]# yum install nfs-utils -y

3）接下来，就可以编写pod的配置文件了，创建volume-nfs.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-nfs
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"] 
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: logs-volume
    nfs:
      server: 192.168.1.50  #nfs服务器地址
      path: /root/data/nfs #共享文件路径

4）最后，运行下pod，观察结果

# 创建Pod
[root@master ~]# kubectl create -f volume-nfs.yaml
pod/volume-nfs created

# 查看Pod
[root@master ~]# kubectl get pods volume-nfs -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
volume-nfs 2/2 Running 0 2m9s

# 查看nfs服务器上的共享目录，发现已经有文件了
[root@master ~]# ls /root/data/
[root@master ~]# tail -f data/nfs/access.log
[root@master ~]# curl 10.244.1.93

参考

黑马B站k8s课程https://www.bilibili.com/video/BV1Qv41167ck/
https://gitee.com/yooome/golang/blob/main/k8s%E8%AF%A6%E7%BB%86%E6%95%99%E7%A8%8B-%E8%B0%83%E6%95%B4%E7%89%88/k8s%E8%AF%A6%E7%BB%86%E6%95%99%E7%A8%8B.md
https://www.yuque.com/fairy-era/yg511q/xyqxge