kubernetes——存储之Volumes配置管理

最新推荐文章于 2024-06-03 18:32:21 发布

S_K15

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/S_K15/article/details/119294792

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本文详细介绍了Kubernetes中的Volumes，包括emptyDir卷的使用场景和缺点，hostPath卷的创建及NFS共享文件，以及PersistentVolume（PV）的使用过程和回收策略。通过实例展示了如何进行NFS持久化存储，包括静态和动态配置。此外，文章还探讨了PV的访问模式和不同回收策略的影响。

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一、Volumes的简介

1、问题引入

容器中的文件在磁盘上是临时存放的，这给容器中运行的特殊应用程序带来一些问题。
首先，当容器崩溃时，kubelet 将重新启动容器，容器中的文件将会丢失,因为容器会以纯净的状态重建。
其次，当在一个 Pod 中同时运行多个容器时，常常需要在这些容器之间共享文件。

2、Kubernetes 抽象出 Volume 对象来解决这两个问题。

Kubernetes 卷具有明确的生命周期，与包裹它的 Pod 相同。所以卷比 Pod 中运行的任何容器的存活期都长，在容器重新启动时数据也会得到保留。
当一个 Pod 不再存在时，卷也将不再存在。同时Kubernetes 可以支持许多类型的卷，Pod 也能同时使用任意数量的卷。
卷不能挂载到其他卷，也不能与其他卷有硬链接。 Pod 中的每个容器必须独立地指定每个卷的挂载位置。

3、Kubernetes 支持下列类型的卷：

awsElasticBlockStore 、azureDisk、azureFile、cephfs、cinder、configMap、csi
downwardAPI、emptyDir、fc (fibre channel)、flexVolume、flocker
gcePersistentDisk、gitRepo (deprecated)、glusterfs、hostPath、iscsi、local
nfs、persistentVolumeClaim、projected、portworxVolume、quobyte、rbd
scaleIO、secret、storageos、vsphereVolume

4、官方参考文档：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/

二、emptyDir卷

1、emptyDir的引入

当 Pod 指定到某个节点上时，首先创建的是一个 emptyDir 卷，并且只要 Pod 在该节点上运行，卷就一直存在。就像它的名称表示的那样，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，但是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 卷中的数据也会永久删除。

2、emptyDir 的使用场景

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。

默认情况下， emptyDir 卷存储在支持该节点所使用的介质上；这里的介质可以是磁盘或 SSD 或网络存储，这取决于您的环境。但是，您可以将 emptyDir.medium 字段设置为 “Memory”，以告诉 Kubernetes 为您安装 tmpfs（基于内存的文件系统）。虽然 tmpfs 速度非常快，但是要注意它与磁盘不同。 tmpfs 在节点重启时会被清除，并且您所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗，受容器内存限制约束。

3、多容器共享volumes

创建一个包含busyboxplus和nginx的pod，同时限制emptyDir的大小为100Mi

mkdir volumes
cd volumes/
vim vol1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: vol1
spec:
  containers:
  - image: busyboxplus
    name: vm1
    command: ["sleep", "300"]
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  - name: vm2
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir:
      medium: Memory
      sizeLimit: 100Mi

在这里插入图片描述

执行清单，查看pod

kubectl apply -f vol1.yaml
kubectl get pod -o wide

在这里插入图片描述

进入nginx容器，编写发布文件
-c：指定容器

kubectl exec -it  vol1 sh -c vm2

在这里插入图片描述

进入busyboxplus容器，观察到文件已经共享，也可以访问
说明两个容器的卷是共享的

kubectl exec -it  vol1 sh -c vm1

在这里插入图片描述

创建一个200Mi的文件，测试emptyDir的限制，观察到pod为Evicted状态

kubectl exec -it  vol1 sh -c vm1

dd if=/dev/zero of=/cache/bigfile bs=1M count=200

kubectl get pod -o wide

在这里插入图片描述当文件超过sizeLimit后，pod不会“立即”被evict，是因为kubelet是定期进行检查的，会存在一个时间差。

4、emptyDir缺点

不能及时禁止用户使用内存。虽然过1-2分钟kubelet会将Pod挤出，但是这个时间内，其实对node还是有风险的
影响kubernetes调度，因为empty dir并不涉及node的resources，这样会造成Pod“偷偷”使用了node的内存，但是调度器并不知晓
用户不能及时感知到内存不可用

三、hostPath卷

1、hostPath卷简介

hostPath 卷能将node主机节点文件系统上的文件或目录挂载到node上的的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。
hostPath 的用法
（1）容器应用程序生成的日志文件需要永久保存时，可以使用宿主机的高速文件系统进行存储。
（2）需要访问宿主机上Docker引擎内部数据结构的容器应用时，可以通过定义hostPath为宿主机/var/lib/docker目录，使容器内部应用可以直接访问Docker的文件系统。
hostPath 卷的 type
除了必需的 path 属性之外，用户可以选择性地为 hostPath 卷指定 type
使用卷时的注意事项
（1）具有相同配置（例如从 podTemplate 创建）的多个 Pod 会由于节点上文件的不同而在不同节点上有不同的行为。
（2）当 Kubernetes 按照计划添加资源感知的调度时，这类调度机制将无法考虑由 hostPath 使用的资源。
（3）基础主机上创建的文件或目录只能由 root 用户写入。您需要在特权容器中以 root 身份运行进程，或者修改主机上的文件权限以便容器能够写入 hostPath 卷。

2、创建hostPath卷

kubectl delete -f vol1.yaml  ##删除刚刚创建的vol1
vim host.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      path: /data
      type: DirectoryOrCreate

在这里插入图片描述