Kubernetes Pod的数据卷Volume

概述

由于容器本身是非持久化的，因此需要解决在容器中运行应用程序遇到的一些问题。首先，当容器崩溃时，kubelet将重新启动容器，但是写入容器的文件将会丢失，容器将会以镜像的初始状态重新开始；第二，在通过一个Pod中一起运行的容器，通常需要共享容器之间一些文件。Kubernetes通过存储卷解决上述的两个问题。

在Docker有存储卷的概念卷，但Docker中存储卷只是磁盘的或另一个容器中的目录，并没有对其生命周期进行管理。Kubernetes的存储卷有自己的生命周期，它的生命周期与使用的它Pod生命周期一致。因此，相比于在Pod中运行的容器来说，存储卷的存在时间会比的其中的任何容器都长，并且在容器重新启动时会保留数据。当然，当Pod停止存在时，存储卷也将不再存在。在Kubernetes支持多种类型的卷，而Pod可以同时使用各种类型和任意数量的存储卷。

在Pod中通过指定下面的字段来使用存储卷：

spec.volumes：通过此字段提供指定的存储卷
spec.containers.volumeMounts：通过此字段将存储卷挂接到容器中

存储卷类型

emptryDir (本地数据卷)

emptyDir类型的Volume在Pod分配到Node上时被创建，Kubernetes会在Node上自动分配一个目录，因此无需指定宿主机Node上对应的目录文件。这个目录的初始内容为空，当Pod从Node上移除时，emptyDir中的数据会被永久删除。

emptyDir Volume主要用于某些应用程序无需永久保存的临时目录，多个容器的共享目录等。

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: test-pd

spec:

  containers:

  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver

    name: test-container

    volumeMounts:

    - mountPath: /cache

      name: cache-volume

  volumes:

  - name: cache-volume

    emptyDir: {}

hostPath (本地数据卷)

hostPath类型的存储卷用于将宿主机的文件系统的文件或目录挂接到Pod中，除了需要指定path字段之外，在使用hostPath类型的存储卷时，也可以设置type，type支持的枚举值由下表。另外在使用hostPath时，

需要注意下面的事项：

具有相同配置的Pod（例如：从同一个podTemplate创建的），可能会由于Node的文件不同，而行为不同。
在宿主机上创建的文件或目录，只有root用户具写入的权限。您要么在容器中以root身份运行进程，要么在主机上修改的文件或目录的权限，以便具备写入内容到hostPath的存储卷中。

值	行为
	空字符串（默认）是用于向后兼容，这意味着在挂接主机路径存储卷之前不执行任何检查。
`DirectoryOrCreate`	如果path指定目录不存在，则会在宿主机上创建一个新的目录，并设置目录权限为0755，此目录与kubelet拥有一样的组和拥有者。
`Directory`	path指定的目标必需存在
`FileOrCreate`	如果path指定的文件不存在，则会在宿主机上创建一个空的文件，设置权限为0644，此文件与kubelet拥有一样的组和拥有者。
`File`	path指定的文件必需存在
`Socket`	path指定的UNIX socket必需存在
`CharDevice`	path指定的字符设备必需存在
`BlockDevice`	在path给定路径上必须存在块设备。

下面是使用hostPath作为存储卷的YAML文件，此YAML文件定义了一个名称为test-pd的Pod资源。它通过hostPath类型的存储卷，将Pod宿主机上的/data挂接到容器中的/teset-pd目录。

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: test-pd

spec:

  containers:

  - image: k8s.gcr.io/test-webserver

    name: test-container

    # 指定在容器中挂接路径

    volumeMounts:

    - mountPath: /test-pd

      name: test-volume

  # 指定所提供的存储卷

  volumes:

  - name: test-volume

    hostPath:

      # 宿主机上的目录

      path: /data

      # this field is optional

      type: Directory

nfs (网络数据卷)

在Kubernetes中，可以通过nfs类型的存储卷将现有的NFS（网络文件系统）到的挂接到Pod中。在移除Pod时，NFS存储卷中的内容被不会被删除，只是将存储卷卸载而已。这意味着在NFS存储卷总可以预先填充数据，并且可以在Pod之间共享数据。NFS可以被同时挂接到多个Pod中，并能同时进行写入。需要注意的是：在使用nfs存储卷之前，必须已正确部署和运行NFS服务器，并已经设置了共享目录。

下面是一个redis部署的YAML配置文件，redis在容器中的持久化数据保存在/data目录下；存储卷使用nfs，nfs的服务地址为：192.168.8.150，存储路径为：/k8s-nfs/redis/data。容器通过volumeMounts.name的值确定所使用的存储卷

# for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: redis

spec:

  selector:

    matchLabels:

      app: redis

  revisionHistoryLimit: 2

  template:

    metadata:

      labels:

        app: redis

    spec:

      containers:

      # 应用的镜像

      - image: redis

        name: redis

        imagePullPolicy: IfNotPresent

        # 应用的内部端口

        ports:

        - containerPort: 6379

          name: redis6379

        env:

        - name: ALLOW_EMPTY_PASSWORD

          value: "yes"

        - name: REDIS_PASSWORD

          value: "redis"

        # 持久化挂接位置，在docker中

        volumeMounts:

        - name: redis-persistent-storage

          mountPath: /data

      volumes:

      # 宿主机上的目录

      - name: redis-persistent-storage

        nfs:

          path: /k8s-nfs/redis/data

          server: 192.168.8.150

persistentVolumeClaim

persistentVolumeClaim类型存储卷将PersistentVolume挂接到Pod中作为存储卷。使用此类型的存储卷，用户并不知道存储卷的详细信息。

此处定义名为busybox-deployment的部署YAML配置文件，使用的镜像为busybox。基于busybox镜像的容器需要对/mnt目录下的数据进行持久化，在YAML文件指定使用名称为nfs的PersistenVolumeClaim对容器的数据进行持久化。

# This mounts the nfs volume claim into /mnt and continuously

# overwrites /mnt/index.html with the time and hostname of the pod.

apiVersion: v1

kind: Deployment

metadata:

  name: busybox-deployment

spec:

  replicas: 2

  selector:

    name: busybox-deployment

  template:

    metadata:

      labels:

        name: busybox-deployment

    spec:

      containers:

      - image: busybox

        command:

        - sh

        - -c

        - 'while true; do date > /mnt/index.html; hostname >> /mnt/index.html; sleep $(($RANDOM % 5 + 5)); done'

        imagePullPolicy: IfNotPresent

        name: busybox

        volumeMounts:

        # name must match the volume name below

        - name: nfs

          mountPath: "/mnt"

     volumes:

     - name: nfs

       persistentVolumeClaim:

         claimName: nfs-pvc

subPath

有时，可以在一个pod中，将同一个卷共享，使其有多个用处。volumeMounts.subPath特性可以用来指定卷中的一个子目录，而不是直接使用卷的根目录。

这里有一个使用LAMP栈（Linux Apache Mysql PHP）的pod示例，该pod使用了一个共享的卷。HTML内容映射在它的html子目录，而数据库则保存在它的mysql目录

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: my-lamp-site

spec:

    containers:

    - name: mysql

      image: mysql

      volumeMounts:

      - mountPath: /var/lib/mysql

        name: site-data

        subPath: mysql

    - name: php

      image: php

      volumeMounts:

      - mountPath: /var/www/html

        name: site-data

        subPath: html

    volumes:

    - name: site-data

      persistentVolumeClaim:

        claimName: my-lamp-site-data

secret（信息数据卷）

Kubemetes提供了Secret来处理敏感数据，比如密码、Token和密钥，相比于直接将敏感数据配置在Pod的定义或者镜像中，Secret提供了更加安全的机制（Base64加密），防止数据泄露。Secret的创建是独立于Pod的，以数据卷的形式挂载到Pod中，Secret的数据将以文件的形式保存，容器通过读取文件可以获取需要的数据。

yaml示例如下：

apiVersion: v1

kind: Secret

metadata:

 name: mysecret

type: Opaque

data:

 username: emhlbnl1

 password: eWFvZGlkaWFv

--

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  labels:

    name: test-secret

    role: master

  name: test-secret

spec:

  containers:

    - name: test-secret

      image: registry:5000/back_demon:1.0

      volumeMounts:

       - name: secret

         mountPath: /home/laizy/secret

         readOnly: true

      command:

      - /run.sh

  volumes:

  - name: secret

    secret:

     secretName: mysecret