一、volumes介绍 1.1 在Docker中，也有volumes这个概念，volume只是磁盘上一个简单的目录，或者其他容器中的volume。生命周期也不受管理，并且直到最近他们都是基于本地后端存储的。 Kubernetes的volume，有着明显的生命周期——和使用它的pod生命周期一致。因此，volume生命周期就比运行在pod中的容器要长久，即使容器重启，volume上的数据依然保存着。当然，pod不再存在时，volume也就消失了。更重要的是，Kubernetes支持多种类型的volume，并且pod可以同时使用多种类型的volume。 内部实现中，volume只是一个目录，目录中可能有一些数据，pod的容器可以访问这些数据。这个目录是如何产生的，它后端基于什么存储介质，其中的数据内容是什么，这些都由使用的特定volume类型来决定。 要使用volume，pod需要指定volume的类型和内容（spec.volumes字段），和映射到容器的位置（spec.containers.volumeMounts字段）。 容器中的进程可以看到Docker image和volumes组成的文件系统。Docker image处于文件系统架构的root，任何volume都映射在镜像的特定路径上。Volume不能映射到其他volume上，或者硬链接到其他volume。容器中的每个容器必须堵路地指定他们要映射的volume。
1.2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,因为容器会以干净的状态重建。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。 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。 因此，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。 当然，当一个 Pod 不再存在时，卷也将不再存在。也许更重要的是，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。 1.3Kubernetes 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二、emptyDir卷 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。 2.1emptyDir 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。 2.3emptyDir 示例
[root@server2 ~]# mkdir vol [root@server2 ~]# cd vol/ 里面有两个镜像：一个卷被挂载到不同容器的挂载点上，数据实时同步 [root@server2 vol]# vim vol1.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: vol1 spec: containers: - image: busyboxplus 默认访问pod内的第一个镜像 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 限制内存使用卷是共享卷：信息也是共享 启动pod访问ip 验证信息共享
指定访问VM1也即是第一个镜像，看到的还是Nginx的默认发布页面 即使不指定第一个镜像默认访问的还是pod中的第一个镜像 [root@server2 vol]# kubectl exec -it vol1 -c vm1 -- sh Defaulting container name to vm1. Use 'kubectl describe pod/vol1 -n default' to see all of the containers in this pod. / # ls bin dev home lib64 media opt root sbin tmp var cache etc lib linuxrc mnt proc run sys usr / # cd cache/ /cache # ls index.html /cache # cat index.html westos /cache #2.4emptydir缺点： 2.4.1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； 2.4.2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； 2.4.3用户不能及时感知到内存不可用 。 接下来我们验证一下 使用上面建立的yml文件
[root@server2 vol]# kubectl apply -f vol1.yaml pod/vol1 created [root@server2 vol]# kubectl get pod -o wide 查看容器运行的节点主机 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES vol1 2/2 Running 0 9s 10.244.1.7 server3 <none> <none> [root@server3 ~]# free -h 查看节点主机的内存剩余量 total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 323M 583M 33M 912M 1.2G Swap: 0B 0B 0B[root@server3 ~]# free -h 截取之前的内存量 total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 316M 390M 32M 1.1G 1.2G Swap: 0B 0B 0B [root@server3 ~]# free -h 截取之后的内存量少了200 total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 318M 188M 232M 1.3G 1.0G Swap: 0B 0B 0B [root@server2 vol]# kubectl get pod 等待一分钟查看pod已经被节点主机强制剔除 NAME READY STATUS RESTARTS AGE vol1 0/2 Evicted 0 11m [root@server3 ~]# free -h 再次查看节点主机内存量已经恢复至正常 total used free shared buff/cache available Mem: 1.8G 299M 613M 32M 906M 1.2G Swap: 0B 0B 0B
可以看到文件超过sizeLimit: 100Mi，则一段时间后（1-2分钟）会被kubelet evict掉。之所以不是“立即”被evict，是因为kubelet是定期进行检查的，这里会有一个时间差。 三、hostPath 卷 hostPath能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到您的 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 的一些用法有： 运行一个需要访问 Docker 引擎内部机制的容器,挂载 /var/lib/docker 路径。
在容器中运行 cAdvisor 时，以 hostPath 方式挂载 /sys。
允许 Pod 指定给定的 hostPath 在运行 Pod 之前是否应该存在，是否应该创建以及应该以什么方式存在。 除了必需的 path 属性之外，用户可以选择性地为 hostPath 卷指定 type 当使用这种类型的卷时要小心，因为： 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。 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。 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。 接下来操作演示：
[root@server2 vol]# vim vol1.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd spec: containers: - image: nginx name: test-container volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html 指定挂载地址 name: test-volume 指定卷名称 volumes: 指定卷 - name: test-volume 名称 hostPath: 类型 path: /data 挂载的文件路径 type: DirectoryOrCreate 如果没有自动创建 运行pod [root@server2 vol]# kubectl apply -f vol1.yaml pod/test-pd created [root@server2 vol]# kubectl get pod -o wide 查看在那个主机 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES test-pd 1/1 Running 0 6s 10.244.1.8 server3 <none> <none> [root@server3 ~]# ll /data/ 此目录不存在会自动创建 total 0 [root@server3 ~]# cd /data/ [root@server3 data]# echo www.baidu.com > index.html 编辑Nginx的默认发布页面 [root@server3 data]# cat index.html www.baidu.com 测试访问 [root@server2 vol]# kubectl get pod -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES test-pd 1/1 Running 0 6s 10.244.1.8 server3 <none> <none> [root@server2 vol]# curl 10.244.1.8 www.baidu.com如何使pod容器运行在指定目录当前在server3，手动指定到server4
kubectl get nodes --show-labels 查看指定主机的标签 [root@server2 vol]# vim vol1.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd spec: nodeSelector: 指定主机 kubernetes.io/hostname: server4 主机名称标签 containers: - image: nginx name: test-container volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html name: test-volume volumes: - name: test-volume hostPath: path: /data type: DirectoryOrCreate[root@server2 vol]# curl 10.244.2.5 www.taobao.com
结论：两个节点上的/data/目录下的文件内容不一样。切换节点默认发布页面也会更改 四、NFS 示例 持久化存储实战 实验目的：实现不同节点切换但是内容不变 首先在nfs数据输出主机上和其他节点安装nfs服务；master节点不用安装，此主机不参加调度。
yum install -y nfs-utils.x86_64 systemctl enable --now nfs [root@server1 ~]# mkdir /nfsdata [root@server1 ~]# vim /etc/nfsexports [root@server1 ~]# cat /etc/nfsexports /nfsdata *(rw,sync) [root@server1 ~]# chmod 777 /nfsdata/ [root@server1 ~]# systemctl enable --now nfs [root@server1 ~]# showmount -e Export list for server1: /nfsdata * [root@server2 vol]# cat vol1.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd spec: containers: - image: nginx name: test-container volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html name: test-volume volumes: - name: test-volume nfs: server: 172.25.254.31 nfs输出主机 path: /nfsdata 目录 [root@server2 vol]# kubectl apply -f vol1.yaml pod/test-pd created [root@server2 vol]# kubectl get pod -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES test-pd 1/1 Running 0 3s 10.244.1.9 server3 <none> <none> [root@server1 ~]# cd /nfsdata/ [root@server1 nfsdata]# echo www.westos.org > index.html [root@server2 vol]# curl 10.244.1.9 www.westos.org再次受到把主机指定到server4上
方法同上：
[root@server2 vol]# vim vol1.yaml spec: nodeSelector: 指定主机 kubernetes.io/hostname: server4 主机名称标签 [root@server2 vol]# kubectl apply -f vol1.yaml pod/test-pd created [root@server2 vol]# kubectl get pod -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES test-pd 1/1 Running 0 5s 10.244.2.6 server4 <none> <none> [root@server2 vol]# curl 10.244.2.6 www.westos.org五、PersistentVolume（持久卷PV） PersistentVolume（持久卷，简称PV）是集群内，由管理员提供的网络存储的一部分。就像集群中的节点一样，PV也是集群中的一种资源。它也像Volume一样，是一种volume插件，但是它的生命周期却是和使用它的Pod相互独立的。PV这个API对象，捕获了诸如NFS、ISCSI、或其他云存储系统的实现细节。
PersistentVolumeClaim（持久卷声明，简称PVC）是用户的一种存储请求。它和Pod类似，Pod消耗Node资源，而PVC消耗PV资源。Pod能够请求特定的资源（如CPU和内存）。PVC能够请求指定的大小和访问的模式（可以被映射为一次读写或者多次只读）。
有两种PV提供的方式：静态和动态。 静态PV：集群管理员创建多个PV，它们携带着真实存储的详细信息，这些存储对于集群用户是可用的。它们存在于Kubernetes API中，并可用于存储使用。
动态PV：当管理员创建的静态PV都不匹配用户的PVC时，集群可能会尝试专门地供给volume给PVC。这种供给基于StorageClass。
PVC与PV的绑定是一对一的映射。没找到匹配的PV，那么PVC会无限期得处于unbound未绑定状态。 使用 Pod使用PVC就像使用volume一样。集群检查PVC，查找绑定的PV，并映射PV给Pod。对于支持多种访问模式的PV，用户可以指定想用的模式。一旦用户拥有了一个PVC，并且PVC被绑定，那么只要用户还需要，PV就一直属于这个用户。用户调度Pod，通过在Pod的volume块中包含PVC来访问PV。
释放 当用户使用PV完毕后，他们可以通过API来删除PVC对象。当PVC被删除后，对应的PV就被认为是已经是“released”了，但还不能再给另外一个PVC使用。前一个PVC的属于还存在于该PV中，必须根据策略来处理掉。
回收 PV的回收策略告诉集群，在PV被释放之后集群应该如何处理该PV。当前，PV可以被Retained（保留）、 Recycled（再利用）或者Deleted（删除）。保留允许手动地再次声明资源。对于支持删除操作的PV卷，删除操作会从Kubernetes中移除PV对象，还有对应的外部存储（如AWS EBS，GCE PD，Azure Disk，或者Cinder volume）。动态供给的卷总是会被删除。
访问模式
ReadWriteOnce -- 该volume只能被单个节点以读写的方式映射 ReadOnlyMany -- 该volume可以被多个节点以只读方式映射 ReadWriteMany -- 该volume可以被多个节点以读写的方式映射在命令行中，访问模式可以简写为：
RWO - ReadWriteOnce ROX - ReadOnlyMany RWX - ReadWriteMany回收策略
Retain：保留，需要手动回收 Recycle：回收，自动删除卷中数据 Delete：删除，相关联的存储资产，如AWS EBS，GCE PD，Azure Disk，or OpenStack Cinder卷都会被删除当前，只有NFS和HostPath支持回收利用，AWS EBS，GCE PD，Azure Disk，or OpenStack Cinder卷支持删除操作。
状态：
Available：空闲的资源，未绑定给PVC Bound：绑定给了某个PVC Released：PVC已经删除了，但是PV还没有被集群回收 Failed：PV在自动回收中失败了 命令行可以显示PV绑定的PVC名称。六、NFS PV 示例 持久化存储实战 pod不直接挂载pvc,而是挂载pv,pv绑定pvc 定义pv
[root@server2 pv]# vim pv.yml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume 创建pv metadata: name: pv1 spec: capacity: storage: 5Gi 大小5G volumeMode: Filesystem pv卷模式 accessModes: - ReadWriteOnce 该volume只能被单个节点以读写的方式映射 persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 可以再利用 storageClassName: nfs 存储于 nfs: 使用nfs作为后端 path: /nfsdata server: 172.25.254.31 [root@server2 pv]# kubectl apply -f pv.yml persistentvolume/pv1 configured [root@server2 pv]# kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pv1 5Gi RWO Recycle Available(未绑定状态） nfs 34s定义pvc
与pv写在同一个文件中 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc1 spec: storageClassName: nfs 存储类必须与当前定义的pv的存储类一致 accessModes: - ReadWriteOnce 访问模式 resources: requests: storage: 1Gi 存储满足1G 当前我们是5G接下来创建多个Pod挂载多个PV及pvc进行应用 首先把上面的文件pv.yml 改为pv1.yml ，方便观看实验效果 第一步在nfs数据输出端做以下操作
[root@server1 ~]# mkdir /nfsdata2 [root@server1 ~]# mkdir /nfsdata3 [root@server1 ~]# vim /etc/exports /nfsdata *(rw,sync) 读写 /nfsdata2 *(rw,sync) 读写 /nfsdata3 *(ro,) 只读 [root@server1 ~]# ll -d /nfsdata3 只读 drwxr-xr-x 2 root root 6 Jul 5 00:12 /nfsdata3 [root@server1 ~]# chmod 777 /nfsdata2 [root@server1 ~]# exportfs -rv 刷新 exporting *:/nfsdata3 exporting *:/nfsdata2 exporting *:/nfsdata [root@server1 ~]# showmount -e 挂载 Export list for server1: /nfsdata3 * /nfsdata2 * /nfsdata *三种模式同时应用
ReadWriteOnce -- 该volume只能被单个节点以读写的方式映射 ReadOnlyMany -- 该volume可以被多个节点以只读方式映射 ReadWriteMany -- 该volume可以被多个节点以读写的方式映射 在命令行中，访问模式可以简写为： RWO - ReadWriteOnce ROX - ReadOnlyMany RWX - ReadWriteMany [root@server2 pv]# cat pv1.yml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv1 spec: capacity: storage: 5Gi volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: nfs nfs: path: /nfsdata server: 172.25.254.31 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc1 spec: storageClassName: nfs accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 5Gi --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd-1 spec: containers: - image: nginx name: nginx volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html name: pv1 volumes: - name: pv1 persistentVolumeClaim: claimName: pvc1 [root@server2 pv]# cat pv2.yml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv2 spec: capacity: storage: 10Gi volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadWriteMany persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: nfs nfs: path: /nfsdata2 server: 172.25.254.31 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc2 spec: storageClassName: nfs accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 10Gi --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd-2 spec: containers: - image: nginx name: nginx volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html name: pv2 volumes: - name: pv2 persistentVolumeClaim: claimName: pvc2 [root@server2 pv]# cat pv3.yml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv3 spec: capacity: storage: 15Gi volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadOnlyMany persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: nfs nfs: path: /nfsdata3 server: 172.25.254.31 --- apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc3 spec: storageClassName: nfs accessModes: - ReadOnlyMany resources: requests: storage: 10Gi --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: test-pd-3 spec: containers: - image: nginx name: nginx volumeMounts: - mountPath: /usr/share/nginx/html name: pv3 volumes: - name: pv3 persistentVolumeClaim: claimName: pvc3 [root@server2 pv]# kubectl apply -f . persistentvolume/pv1 created persistentvolumeclaim/pvc1 created pod/test-pd-1 created persistentvolume/pv2 created persistentvolumeclaim/pvc2 created pod/test-pd-2 created persistentvolume/pv3 created persistentvolumeclaim/pvc3 created pod/test-pd-3 createdpod的运行状态
[root@server2 pv]# kubectl get pod -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES test-pd-1 1/1 Running 0 2m27s 10.244.1.10 server3 <none> <none> test-pd-2 1/1 Running 0 2m27s 10.244.1.11 server3 <none> <none> test-pd-3 1/1 Running 0 2m27s 10.244.2.7 server4 <none> <none>测试访问
[root@server2 pv]# curl 10.244.1.10 www.westos.org 在nfs数据输出端更改文件内容 [root@server1 ~]# cd /nfsdata [root@server1 nfsdata]# ls index.html www.westos.org [root@server1 nfsdata]# vim index.html [root@server1 nfsdata]# cat index.html www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org 测试 [root@server2 pv]# curl 10.244.1.10 www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org指定进入test-pd-1容器内部更改文件
[root@server2 pv]# kubectl exec -it test-pd-1 -- bash root@test-pd-1:/# cd /usr/share/nginx/html/ root@test-pd-1:/usr/share/nginx/html# ls index.html 这个文件是在nfs数据输出端超级用户创建的在容器内是不可以更改的 root@test-pd-1:/usr/share/nginx/html# echo www.qq.com > index.html bash: index.html: Permission denied root@test-pd-1:/usr/share/nginx/html# echo www.qq.com > test.html 只能新建 root@test-pd-1:/usr/share/nginx/html# ls -l * -rw-r--r-- 1 root root 90 Jul 4 16:23 index.html -rw-r--r-- 1 nobody nogroup 11 Jul 4 16:30 test.html [root@server2 pv]# curl 10.244.1.10 www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org www.westos.org [root@server2 pv]# curl 10.244.1.10/test.html www.qq.com指定进入test-pd-2容器内部更改文件
[root@server2 pv]# kubectl exec -it test-pd-2 -- bash root@test-pd-2:/# cd /usr/share/nginx/html/ root@test-pd-2:/usr/share/nginx/html# echo www.baidu.com > index.html root@test-pd-2:/usr/share/nginx/html# ls index.html root@test-pd-2:/usr/share/nginx/html# cat index.html www.baidu.com [root@server1 ~]# cd /nfsdata2 [root@server1 nfsdata2]# ls index.html [root@server1 nfsdata2]# cat index.html www.baidu.com [root@server2 pv]# curl 10.244.1.11 www.baidu.com指定进入test-pd-3容器内部更改文件
[root@server2 pv]# kubectl exec -it test-pd-3 -- bash root@test-pd-3:/# cd /usr/share/nginx/html/ root@test-pd-3:/usr/share/nginx/html# ls root@test-pd-3:/usr/share/nginx/html# echo www.taobao.com > index.html bash: index.html: Read-only file system 没有写的权限，nfsdata3目录只能读。容器内不可以更改 外部可以更改 [root@server1 nfsdata2]# cd /nfsdata3 [root@server1 nfsdata3]# echo www.pinduoduo.com > index.html [root@server1 nfsdata3]# ls index.html [root@server1 nfsdata3]# cat index.html www.pinduoduo.com [root@server2 pv]# curl 10.244.2.7 成功访问 www.pinduoduo.com