Kubernetes 支持下列类型的卷:
awsElasticBlockStore 、azureDisk、azureFile、cephfs、cinder、configMap、csidownwardAPI、emptyDir、fc (fibre channel)、flexVolume、flockergcePersistentDisk、gitRepo (deprecated)、glusterfs、hostPath、iscsi、local、nfs、persistentVolumeClaim、projected、portworxVolume、quobyte、rbdscaleIO、secret、storageos、vsphereVolume
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。
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。
emptyDir 示例：
vim emptyDir_demo.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: Pod 3 metadata: 4 name: vol1 5 spec: 6 containers: 7 - name: vm1 8 image: reg.harbor.com/library/busyboxplus 9 command: ["sleep", "300"] 10 volumeMounts: 11 - mountPath: /cache 12 name: cache-volume 13 - name: vm2 14 image: reg.harbor.com/library/nginx 15 volumeMounts: 16 - mountPath: /usr/share/nginx/html 17 name: cache-volume 18 volumes: 19 - name: cache-volume 20 emptyDir: 21 medium: Memory 22 sizeLimit: 100Mi kubectl create -f emptyDir_demo.yaml kubectl get pods -o wide kubectl exec vol1 -it -- /bin/sh可以看到文件超过sizeLimit,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。
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emptydir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
hostPath卷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常见用法：
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注意:
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。hostPath 示例
vim hostPath_demo.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: Pod 3 metadata: 4 name: test-pd 5 spec: 6 containers: 7 - name: test-container 8 image: reg.harbor.com/library/nginx 9 volumeMounts: 10 - mountPath: /test-pd 11 name: test-volume 12 volumes: 13 - name: test-volume 14 hostPath: 15 path: /data 16 type: DirectoryOrCreate kubectl create -f hostPath_demo.yaml kubectl get pod -o wide可以看到pod在server2节点，在pod节点查看，创建了本不存在的/data目录
这里我在server3（192.168.1.103）已经部署了nfs，共享了/nfsdata目录（目录下index.html文件hello world）
测试访问
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。
NFS PV 示例
vim nfs_pv.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: PersistentVolume 3 metadata: 4 name: pv-test 5 spec: 6 capacity: 7 storage: 5Gi 8 volumeMode: Filesystem 9 accessModes: 10 - ReadWriteOnce 11 persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 12 storageClassName: slow 13 mountOptions: 14 - hard 15 - nfsvers=4.1 16 nfs: 17 path: /nfs 18 server: 192.168.1.103
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 - ReadWriteOnceROX - ReadOnlyManyRWX - 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PVCBound:绑定给了某个PVCReleased: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。
NFS持久化存储实战:
安装配置NFS服务: yum install -y nfs-utils systemctl start nfs-server mkdir -m 777 /nfsdata vim /etc/exportsexportfs -rv
创建NFS PV卷: vim pv1.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: PersistentVolume 3 metadata: 4 name: nfs-pv1 5 spec: 6 capacity: 7 storage: 1Gi 8 volumeMode: Filesystem 9 accessModes: 10 - ReadWriteOnce 11 persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 12 storageClassName: nfs 13 nfs: 14 path: /nfsdata 15 server: 192.168.1.103 kubectl create -f pv1.yaml kubectl get pv
创建PVC vim pvc1.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: PersistentVolumeClaim 3 metadata: 4 name: pvc1 5 spec: 6 storageClassName: nfs 7 accessModes: 8 - ReadWriteOnce 9 resources: 10 requests: 11 storage: 1Gi kubectl create -f pvc1.yaml kubectl get pvc
Pod挂载PV vim pod-pv.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: Pod 3 metadata: 4 name: test-pd 5 spec: 6 containers: 7 - name: nginx 8 image: reg.harbor.com/library/nginx 9 volumeMounts: 10 - mountPath: /usr/share/nginx/html 11 name: pv1 12 volumes: 13 - name: pv1 14 persistentVolumeClaim: 15 claimName: pvc1 kubectl create -f pod-pv.yaml kubectl get pods test-pd -o wide
通过curl访问，可以看出，我们将nfs挂载到pv，然后将pv挂载到nginx发布目录，访问到的页面正是nfs共享的
在nfs共享目录更改
再访问
StorageClass提供了一种描述存储类(class)的方法,不同的class可能会映射到不同的服务质量等级和备份策略或其他策略等。每个 StorageClass 都包含 provisioner、parameters 和 reclaimPolicy 字段, 这些字段会在StorageClass需要动态分配 PersistentVolume 时会使用到
StorageClass的属性
Provisioner(存储分配器):用来决定使用哪个卷插件分配 PV,该字段必须指定。可以指定内部分配器,也可以指定外部分配器。外部分配器的代码地址为: kubernetes-incubator/external-storage,其中包括NFS和Ceph等。Reclaim Policy(回收策略):通过reclaimPolicy字段指定创建的Persistent Volume的回收策略,回收策略包括:Delete 或者 Retain,没有指定默认为Delete。更多属性查看:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/
NFS Client Provisioner是一个automatic provisioner,使用NFS作为存储,自动创建PV和对应的PVC,本身不提供NFS存储,需要外部先有一套NFS存储服务。
PV以 ${namespace}-${pvcName}-${pvName}的命名格式提供(在NFS服务器上)PV回收的时候以 archieved-${namespace}-${pvcName}-${pvName} 的命名格式(在NFS服务器上)nfs-client-provisioner源码地址:https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs-client
NFS动态分配PV示例:
配置授权
vim rbac.yaml apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: nfs-client-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default --- kind: ClusterRole apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: nfs-client-provisioner-runner rules: - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumes"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"] - apiGroups: [""] resources: ["persistentvolumeclaims"] verbs: ["get", "list", "watch", "update"] - apiGroups: ["storage.k8s.io"] resources: ["storageclasses"] verbs: ["get", "list", "watch"] - apiGroups: [""] resources: ["events"] verbs: ["create", "update", "patch"] --- kind: ClusterRoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: run-nfs-client-provisioner subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-client-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default roleRef: kind: ClusterRole name: nfs-client-provisioner-runner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io --- kind: Role apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: leader-locking-nfs-client-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default rules: - apiGroups: [""] resources: ["endpoints"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch"] --- kind: RoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: leader-locking-nfs-client-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default subjects: - kind: ServiceAccount name: nfs-client-provisioner # replace with namespace where provisioner is deployed namespace: default roleRef: kind: Role name: leader-locking-nfs-client-provisioner apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kubectl create -f rbac.yaml
部署NFS Client Provisioner
vim deployment.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nfs-client-provisioner labels: app: nfs-client-provisioner namespace: default spec: replicas: 1 strategy: type: Recreate selector: matchLabels: app: nfs-client-provisioner template: metadata: labels: app: nfs-client-provisioner spec: serviceAccountName: nfs-client-provisioner containers: - name: nfs-client-provisioner image: reg.harbor.com/library/nfs-client-provisioner ##我是提前从阿里云镜像仓库下载好上传到私有harbor仓库的 volumeMounts: - name: nfs-client-root mountPath: /persistentvolumes env: - name: PROVISIONER_NAME value: huayu.com/nfs - name: NFS_SERVER value: 192.168.1.103 - name: NFS_PATH value: /nfsdata volumes: - name: nfs-client-root nfs: server: 192.168.1.103 path: "/nfsdata" kubectl create -f deployment.yaml
创建 NFS SotageClass
vim class.yaml 1 apiVersion: storage.k8s.io/v1 2 kind: StorageClass 3 metadata: 4 name: managed-nfs-storage 5 provisioner: huayu.com/nfs 6 parameters: 7 archiveOnDelete: "false"archiveOnDelete: "false"表示在删除时不会对数据进行打包
kubectl create -f class.yaml kubectl get storageclasses.storage.k8s.io
创建PVC
vim test-claim.yaml 1 kind: PersistentVolumeClaim 2 apiVersion: v1 3 metadata: 4 name: nfs-pv1 5 annotations: 6 volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "managed-nfs-storage" 7 spec: 8 accessModes: 9 - ReadWriteMany 10 resources: 11 requests: 12 storage: 100Mikubectl create -f test-claim.yaml
创建测试Pod
vim test-pod.yaml ##将pv1挂载到本机目录，写入success 1 kind: Pod 2 apiVersion: v1 3 metadata: 4 name: test-pod 5 spec: 6 containers: 7 - name: test-pod 8 image: reg.harbor.com/library/busybox 9 command: 10 - "/bin/sh" 11 args: 12 - "-c" 13 - "touch /mnt/SUCCESS && exit 0 || exit 1" 14 volumeMounts: 15 - name: nfs-pvc 16 mountPath: "/mnt" 17 restartPolicy: "Never" 18 volumes: 19 - name: nfs-pvc 20 persistentVolumeClaim: 21 claimName: nfs-pv1 kubectl create -f test-pod.yamlNFS服务端查看
ls default-nfs-pv1-pvc-82c2aa9e-ae0b-424a-b245-6da8f359524e/默认的 StorageClass 将被用于动态的为没有特定 storage class 需求的PersistentVolumeClaims 配置存储:(只能有一个默认StorageClass)如果没有默认StorageClass,PVC 也没有指定storageClassName 的值,那么意味着它只能够跟 storageClassName 相同的 PV 进行绑定。
设置StorageClass为默认
kubectl patch storageclasses.storage.k8s.io managed-nfs-storage -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'
StatefulSet通过Headless Service维持Pod的拓扑状态
创建Headless service
vim headless.yaml 1 apiVersion: v1 2 kind: Service 3 metadata: 4 name: nginx 5 labels: 6 app: nginx 7 spec: 8 ports: 9 - port: 80 10 name: web 11 clusterIP: None 12 selector: 13 app: nginx
StatefulSet控制器
vim stateful.yaml 1 apiVersion: apps/v1 2 kind: StatefulSet 3 metadata: 4 name: web 5 spec: 6 serviceName: "nginx" 7 replicas: 2 8 selector: 9 matchLabels: 10 app: nginx 11 template: 12 metadata: 13 labels: 14 app: nginx 15 spec: 16 containers: 17 - name: nginx 18 image: reg.harbor.com/library/nginx 19 ports: 20 - containerPort: 80 21 name: web kubectl create -f stateful.yaml kubectl create -f headless.yaml kubectl get statefulsets.apps kubectl get services kubectl get pod -o wide
StatefulSet将应用状态抽象成了两种情况:
拓扑状态:应用实例必须按照某种顺序启动。新创建的Pod必须和原来Pod的网络标识一样存储状态:应用的多个实例分别绑定了不同存储数据。StatefulSet给所有的Pod进行了编号,编号规则是:$(statefulset名称)-$(序号),从0开始
Pod被删除后重建,重建Pod的网络标识也不会改变,Pod的拓扑状态按照Pod的“名字+编号”的方式固定下来,并且为每个Pod提供了一个固定且唯一的访问入口,即Pod对应的DNS记录。
dig -t A web-0.nginx.default.svc.cluster.local @10.96.0.10 kubectl get pods -o wide kubectl delete pod --all kubectl get pods -o wide dig -t A web-0.nginx.default.svc.cluster.local @10.96.0.10
PV和PVC的设计,使得StatefulSet对存储状态的管理有了可能
vim statefulset.yaml 1 apiVersion: apps/v1 2 kind: StatefulSet 3 metadata: 4 name: web 5 spec: 6 serviceName: "nginx-svc" 7 replicas: 3 8 selector: 9 matchLabels: 10 app: nginx 11 template: 12 metadata: 13 labels: 14 app: nginx 15 spec: 16 containers: 17 - name: nginx 18 image: reg.harbor.com/library/nginx 19 volumeMounts: 20 - name: www 21 mountPath: /usr/share/nginx/html 22 volumeClaimTemplates: 23 - metadata: 24 name: www 25 spec: 26 storageClassName: managed-nfs-storage 27 accessModes: 28 - ReadWriteOnce 29 resources: 30 requests: 31 storage: 1GiPod的创建也是严格按照编号顺序进行的。比如在web-0进入到running状态,并且Conditions为Ready之前,web-1一直会处于pending状态
StatefulSet还会为每一个Pod分配并创建一个同样编号的PVC。这样,kubernetes就可以通过Persistent Volume机制为这个PVC绑定对应的PV,从而保证每一个Pod都拥有一个独立的Volume。
kubectl 弹缩 首先,想要弹缩的StatefulSet. 需先清楚是否能弹缩该应用.
kubectl get statefulsets <stateful-set-name>改变StatefulSet副本数量
kubectl scale statefulsets <stateful-set-name> --replicas=<new-replicas>如果StatefulSet开始由 kubectl apply 或 kubectl create --save-config 创建,更新StatefulSet manifests中的 .spec.replicas, 然后执行命令 kubectl apply
kubectl apply -f <stateful-set-file-updated>也可以通过命令 kubectl edit 编辑该字段:
kubectl edit statefulsets <stateful-set-name>使用 kubectl patch:
kubectl patch statefulsets <stateful-set-name> -p '{"spec":{"replicas":<new-replicas>}}'
使用statefullset部署mysql主从集群:
https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/run-application/run-replicated-stateful-application/
