第九章存储卷与数据持久化

1 存储卷概述

　　Kubernetes提供的存储卷(Volume)属于Pod资源级别，共享于Pod内的所有容器，可用于在容器的文件系统之外存储应用程序的相关数据，甚至还可独立于Pod的生命周期之外实现数据持久化。

2 临时存储卷

　　Kubernetes支持存储卷类型中，emptyDir存储卷的生命周期与其所属的Pod对象相同，它无法脱离Pod对象的生命周期提供数据存储功能，因为emptyDir通常仅用于数据缓存或临时存储。

2.1 emptyDir存储卷

　　emptyDir存储卷定义于.spec.volumes.emptyDir嵌套字段中，可用字段主要包含两个，具体如下

medium：此目录所在的存储介质的类型，可取值为“default”或“Memory”，默认为default，表示使用节点的默认存储介质；Memory”表示使用基于RAM的临时文件系统tmpfs，空间受限于内存，但性能非常好，通常用于为容器中的应用提供缓存空间。
sizeLimit：当前存储卷的空间限额，默认值为nil，表示不限制；不过，在medium字段为“Memory”是建议无比定义此限额。

　　下面为emptyDir存储卷的简单示例：作为边车(sidecar)的容器paggen，其间隔10秒生成一行信息追加到存储卷上的index.html文件中，因此，通过主容器nginx的应用访问到的内容也会处于不停的变动中。

apiVersion: v1
kind: Pod 
metadata:
  name: vol-emptydir-pod 
spec:
 volumes:
 - name: html
   emptyDir: {} 
 containers :
 - name: nginx
   image: nginx:1.12-alpine 
   volumeMounts:
   - name: html
     mountPath: /usr/share/nginx/html 
 - name: pagegen
   image: alpine 
   volumeMounts: 
   - name: html
     mountPath: /html 
   command: ["/bin/sh”,”-c”] 
   args :
   - while true; do echo $(hostname) $(date)> /html/index.html;sleep 10; done

3 节点存储卷hostPath

　　hostPath类型的存储卷是指将工作节点上某文件系统的目录或文件挂载于Pod中的一种存储卷，它可独立于Pod资源的生命周期，因此具有持久性。

　　配置hostPath存储卷的嵌套字段共有两个：一个是用于指定工作节点上的目录路径必选字段path；另一个是指定存储卷类型的type，它支持使用的卷类型包含如下几种。

DirectoryOrCreate：指定的路径不存在时自动将其创建为权限是0755的空目录，属主属组均为kubelet。
Directory：必须存在的目录路径
FileOrCreate：指定的文件不存在时自动将其创建为权限是0644的空文件，属主属组均为kubelet。
File：必须存在文件路径
Socket：必须存在的Socket文件路径
CharDevice：必须存在的字符设备文件路径
BlockDevice：必须存在的块设备文件路径

　　例如下面定义运行日志收集代理应用filebeat，它使用了hostPath类型的存储卷

apiVersion: v1 
kind: Pod 
metadata:
  name: vol-hostpath-pod 
spec:
  volumes:
  - name: varlog
    hostPath:
      path: /var/log
  - name: varlibdockercontainers 
    hostPath:
      path: /var/lib/docker/containers 
  - name: socket
    hostPath:
      path: /var/run/docker.sock
  containers:
  - name: filebeat
    image: ikubernetes/filebeat:5.6.7-alpine 
    env:
    - name: REDIS_HOST
      value: redis.ilinux.io:6379
    - name: LOG_LEVEL 
      value: info
    volumeMounts:
    - name: varlog
      mountPath: /var/log 
    - name: socket
      mountPath: /var/run/docker.sock
    - name : varlibdockercontainers 
      mountPath: /var/lib/docker/containers 
      readOnly : true
  terminationGracePeriodSeconds: 30

4 网络存储卷

4.1 NFS存储卷

　　Kubernetes的NFS存储卷用于将某事先存在的NFS服务器上导出(export)的存储空间挂载到Pod中以供容器使用。

　　定义NFS存储卷时，常用以下字段。

service<string>：NFS服务器的IP地址或主机名，必选字段
path<string>: NFS服务器导出
readOnly<boolean>：是否以只读方式挂载，默认为false

　　如下示例：

apiVersion: v1 
kind: Pod
metadata:
  name: vol-nfs-pod 
  labels :
    app: redis 
spec :
  volumes:
  - name: redisdata 
    nfs:
    server: nfs.工linux.io 
    path: /data/redis 
    readOnly: false
  containers：
  - name: redis
    image: redis:4-alpine 
    ports:
    - containerPort: 6379
      name: redisport 
    volumeMounts:
    - mountPath: /data
      name: redisdata

4.2 RBD存储卷

　　Ceph是一个专注于分布式的、弹性可扩展的、高可靠的、性能优异的存储系统平台，同时支持提供块设备、文件系统和REST三种存储接口。要配置Pod资源使用RBD存储集群，需要事先满足如下几个前提条件。

存在某可用的Ceph RBD存储集群，否则就需要创建一个。
在Ceph RBD集群中创建一个能满足Pod资源数据存储需要的存储映像(image)
在Kubernetes集群内的各节点上安装Ceph客户端程序包(ceph-common)

　　在配置RBD类型的存储卷时，需要指定要连接的目标服务器和认证信息等，这一点通常使用以下嵌套字段进行定义。

monitors<[]string>：Ceph存储监视器，逗号分隔的字符串列表；必选字段
image<string>：rados image的名称，必选字段
pool<string>：rados存储池名称，默认为RBD
user<string>：rados用户名，默认为admin
keyring<string>：RBD用户认证时使用的keyring文件路径，默认为/etc/ceph/keyring
secretRef<Object>：RBD用户认证时使用的保存有相应认证信息的Secret对象，会覆盖由keyring字段提供的密钥信息。
readOnly<boolean>：是否以只读的方式进行访问
fsType：要挂载的存储卷的文件系统类型，至少应该是节点操作系统支持的文件系统，如ext4、xfs、ntfs等，默认为ext4

　　下面定义了使用RBD存储卷的Pod资源示例：

apiVersion: v1 
kind: Pod 
metadata :
  name: vol-rbd-pod
spec: 
  containers:
  - name: redis
    image: redis:4-alpine 
    ports :
    - containerPort: 6379
      name : redisport 
    volumeMounts:
    - mountPath: /data
      name: redis-rbd-vol 
  volumes:
    - name: redis-rbd-vol 
      rbd:
        monitors:
        - ’172.16.0.56:6789’ 
        - '172.16.0.57:6789' 
        - '172.16.0.58:6789' 
        pool: kube
        image: redis
        fsType: ext4 
        readOnly: false 
        user: admin 
        secretRef:
          name: ceph-secret

5 持久存储卷

5.1 创建PV

　　PersistentVolume Spec主要支持如下几个通用字段，用于定义PV的容量、访问模式和回收策略。

Capacity：当前PV的容量；目前，Capacity仅支持空间设定，将来应该还可以指定IOPS和throughput
accessMode 访问模式：

- ReadWriteOnce：仅可被单个节点读写挂载；命令行中简写为RWO
- ReadOnlyMany：可被多个节点同时只读挂载；命令行中简写为ROX
- ReadWriteMany：可被多个节点同时读写挂载；命令行中简写为RWX

　　 3. persistentVolumeReclaimPolicy：PV空间被释放时的处理机制；可用类型仅为Retain(默认)、Recycle或Delete，具体说明如下。

- Retain：保持不动，由管理员随后手动回收
- Recycle：空间回收，即删除存储卷目录下的所有文件(包括子目录和隐藏文件)，目前仅NFS和hostPath支持此操作
- Delete：删除存储卷，仅部分云端存储系统支持

　　 4. volumeMode：卷类型，用于指定此卷可被用作文件系统还是裸格式的块设备；默认为Filesystem

　　 5. storageClassName：当前PV所属的StorageClass的名称；默认为空值，即不属于任何StorageClass

　　 6. mountOptions：挂载选项组成的列表，如ro、soft和hard等

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume 
metadata:
  name: pv-nfs-0001 
  labels:
    release: stable
spec: 
  capacity:
    storage: 5Gi 
  volumeMode: Filesystem 
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  storageClassName: slow 
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1 
  nfs:
    path: ”/webdata/htdocs" 
    server: nfs.ilinux.io

5.2 创建PVC

　　PersistentVolumeClaim是存储卷类型的资源，他通过申请占用某个PersistentVolume而创建，它与PV是一对一的关系，用户无须关系其底层实现细节。申请时用户需要指定目标空间的大小、访问模式、PV标签选择器和StorageClass等相关信息即可，

　　PVC的Spec字段的可嵌套字段如下：

accessMode；当前PVC的访问模式，其可用模式与PV相同
resources：当前PVC存储卷需要占用的资源量最小值；目前，PVC的资源限定仅指其空间大小。
selector：绑定时对PV应用的标签选择器(mattchLabels)或匹配条件表达式(matchExpressions),用于挑选要绑定的PV；如果同时指定了两种挑选机制，则必须同时满足两种选择机制的PV才能被选出。
storageClassName：所依赖的存储类的名称
volumeMode：卷模型，用于指定此卷可被用作文件系统还是裸格式的块设备；默认为“Filesystem”
volumeName：用于直接指定要绑定的PV的卷名。

　　示例：

　　如下定义了一个PVC资源示例，其选择PV的挑选机制是使用了标签选择器，适配的标签是release:stable，存储类为slow，这会关联到前面创建的PV资源。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim 
metadata:
  name: pvc-nfs-0001 
  lables:
    release: stable 
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  volumeMode: Filesystem 
  resources :
    requests: 
      storage: 5Gi
  storageClassName: slow 
  selector:
    matchLabels:
      release: stable

5.3 在Pod中使用PVC

　　在Pod资源中调用PVC资源，只需要在定义volumes时使用persistentVolumeClaims字段嵌套指定两个字段即可，具体如下：

claimName：要调用的PVC存储卷的名称，PVC卷要与Pod在同一名称空间中。
readOnly：是否将存储卷强制挂载为只读模式，默认为false

　　如下示例调用如上创建的pvc资源：

apiVersion: v1 
kind: Pod 
metadata:
  name: vol-rbd-pod 
spec :
  containers:
  - name: redis
    image: redis:4-alpine 
    ports:
    - containerPort: 6379
      name : redisport
    volumeMounts: 
    - mountPath: /data 
      name: redis-nfs-vol
  volumes ·
  - name: redis-nfs-vol 
    persistenιVolumeClaim:
      claimName: pv-nfs-0001

posted @ 2022-11-29 21:21 摩天居士-谢烟客阅读(104) 评论(0) 收藏举报

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