6，kubernetes-存储

1 configMap

1.1 configMap 描述信息

ConfigMap 功能在 Kubernetes1.2 版本中引入，许多应用程序会从配置文件、命令行参数或环境变量中读取配置信息。ConfigMapAPI给我们提供了向容器中注入配置信息的机制，ConfigMap可以被用来保存单个属性，也 可以用来保存整个配置文件或者 JSON 二进制大对象 配置文件注册中心

1.2 ConfigMap 的创建

1.2.1 使用目录创建

$ ls docs/user-guide/configmap/kubectl/ 
game.properties 
ui.properties

$ cat docs/user-guide/configmap/kubectl/game.properties 
enemies=aliens
lives=3
enemies.cheat=true
enemies.cheat.level=noGoodRotten 
secret.code.passphrase=UUDDLRLRBABAS 
secret.code.allowed=true
secret.code.lives=30

$ cat docs/user-guide/configmap/kubectl/ui.properties 
color.good=purple
color.bad=yellow
allow.textmode=true
how.nice.to.look=fairlyNice

$ kubectl create configmap game-config --from-file=docs/user-guide/configmap/kubectl

—from-file 指定在目录下的所有文件都会被用在 ConfigMap 里面创建一个键值对，键的名字就是文件名，值就 是文件的内容

1.2.2 使用文件创建

只要指定为一个文件就可以从单个文件中创建 ConfigMap

$ kubectl create configmap game-config-2 --from-file=docs/user-guide/configmap/kubectl/game.properties

$ kubectl get configmaps game-config-2 -o yaml

—from-file 这个参数可以使用多次，你可以使用两次分别指定上个实例中的那两个配置文件，效果就跟指定整个 目录是一样的

1.2.3 使用字面值创建

使用文字值创建，利用 —from-literal 参数传递配置信息，该参数可以使用多次，格式如下

$ kubectl create configmap special-config --from-literal=special.how=very --from-literal=special.type=charm
#使用了very和charm两个参数

$ kubectl get configmaps special-config -o yaml

1.3 Pod 中使用 ConfigMap

1.3.1 使用 ConfigMap 来替代环境变量

apiVersion: v1
kind: ConfigMap metadata:
  name: special-config 
  namespace: default data:
  special.how: very 
  special.type: charm

apiVersion: v1
kind: ConfigMap metadata:
  name: env-config 
  namespace: default data:
  log_level: INFO

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dapi-test-pod
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: wangyanglinux/myapp:v1 
      command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ] 
      env:
        - name: SPECIAL_LEVEL_KEY 
          valueFrom: 
            configMapKeyRef: 
              name: special-config
              key: special.how
        - name: SPECIAL_TYPE_KEY 
          valueFrom: 
            configMapKeyRef: 
              name: special-config 
              key: special.type 
      envFrom:
        - configMapRef: 
            name: env-config 
  restartPolicy: Never

查看日志：
[root@k8s-master01 ~]# kubectl logs dapi-test-pod 

1.3.2 用 ConfigMap 设置命令行参数

apiVersion: v1
kind: ConfigMap metadata:
  name: special-config 
  namespace: default data:
  special.how: very 
  special.type: charm

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dapi-test-pod
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: wangyanglinux/myapp:v1
      command: [ "/bin/sh", "-c", "echo $(SPECIAL_LEVEL_KEY) $(SPECIAL_TYPE_KEY)" ] 
      env:
        - name: SPECIAL_LEVEL_KEY
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: special-config
              key: special.how
        - name: SPECIAL_TYPE_KEY
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: special-config
              key: special.type
  restartPolicy: Never

1.3.3 通过数据卷插件使用ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap metadata:
  name: special-config 
  namespace: default data:
  special.how: very 
  special.type: charm

在数据卷里面使用这个 ConfigMap，有不同的选项。最基本的就是将文件填入数据卷，在这个文件中，键就是文 件名，键值就是文件内容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dapi-test-pod
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: wangyanglinux/myapp:v1
      command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/special.how" ] 
      volumeMounts:
      - name: config-volume
        mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-volume
      configMap:
        name: special-config
  restartPolicy: Never

1.3.4 ConfigMap 的热更新

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: log-config 
  namespace: default
data:
  log_level: INFO
---
apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 1
  template:
  metadata: 
      labels: 
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: wangyanglinux/myapp:v1 
        ports:
        - containerPort: 80 
        volumeMounts:
        - name: config-volume 
          mountPath: /etc/config
      volumes:
        - name: config-volume 
          configMap:
            name: log-config

$ kubectl exec `kubectl get pods -l run=my-nginx  -o=name|cut -d "/" -f2` cat /etc/config/log_level
INFO

• 修改 ConfigMap

$ kubectl edit configmap log-config

• 修改 log_level 的值为 DEBUG 等待大概 10 秒钟时间，再次查看环境变量的值

$ kubectl exec `kubectl get pods -l run=my-nginx  -o=name|cut -d "/" -f2` cat /tmp/log_level DEBUG

• ConfigMap 更新后滚动更新 Pod

更新 ConfigMap 目前并不会触发相关 Pod 的滚动更新，可以通过修改 pod annotations 的方式强制触发滚动更新

$ kubectl patch deployment my-nginx --patch '{"spec": {"template": {"metadata": {"annotations": {"version/config": "20190411" }}}}}'

这个例子里我们在 .spec.template.metadata.annotations 中添加 version/config ，每次通过修改 version/config 来触发滚动更新

• 更新 ConfigMap 后：
  • 使用该 ConfigMap 挂载的 Env 不会同步更新
  • 使用该 ConfigMap 挂载的 Volume 中的数据需要一段时间（实测大概10秒）才能同步更新

2,Secret

2.1 Secret 存在意义

Secret 解决了密码、token、密钥等敏感数据的配置问题，而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者 Pod Spec 中。Secret 可以以 Volume 或者环境变量的方式使用

2.2 Secret 有三种类型：

• Service Account ：用来访问 Kubernetes API，由 Kubernetes 自动创建，并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中
• Opaque ：base64编码格式的Secret，用来存储密码、密钥等
• kubernetes.io/dockerconfigjson ：用来存储私有 docker registry 的认证信息

2.2.1 Service Account

Service Account 用来访问 Kubernetes API，由 Kubernetes 自动创建，并且会自动挂载到 Pod的/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中

$ kubectl run nginx --image nginx
deployment "nginx" created
$ kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-3137573019-md1u2   1/1       Running   0          13s
$ kubectl exec nginx-3137573019-md1u2 ls /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount ca.crt
namespace
token

2.2.2 Opaque Secret

• 创建说明:

Opaque 类型的数据是一个 map 类型，要求 value 是 base64 编码格式：

$ echo -n "admin" | base64 YWRtaW4=
$ echo -n "1f2d1e2e67df" | base64 MWYyZDFlMmU2N2Rm

secrets.yml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
type: Opaque
data:
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm 
  username: YWRtaW4=

• 使用方式

1. 将 Secret 挂载到 Volume 中

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    name: seret-test
  name: seret-test
spec:
  volumes:
  - name: secrets
    secret:
      secretName: mysecret
  containers:
  - image: wangyanglinux/myapp:v1 
    name: db
    volumeMounts:
    - name: secrets
      mountPath: "
      readOnly: true

1. 将 Secret 导出到环境变量中

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-deployment
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: pod-deployment
    spec:
      containers:
      - name: pod-1
        image: wangyanglinux/myapp:v1
        ports:
         - containerPort: 80 
        env:
        - name: TEST_USER 
          valueFrom: 
            secretKeyRef: 
              name: mysecret 
              key: username
        - name: TEST_PASSWORD 
          valueFrom: 
            secretKeyRef: 
              name: mysecret 
              key: password

2.3 kubernetes.io/dockerconfigjson

使用 Kuberctl 创建 docker registry 认证的 secret

$ kubectl create secret docker-registry myregistrykey \
--docker-server=DOCKER_REGISTRY_SERVER \
--docker-username=DOCKER_USER \
--docker-password=DOCKER_PASSWORD \
--docker-email=DOCKER_EMAIL 
secret "myregistrykey" created.

在创建 Pod 的时候，通过 imagePullSecrets 来引用刚创建的 myregistrykey

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
    - name: foo
      image: roc/awangyang:v1 
  imagePullSecrets:
    - name: myregistrykey

3, volume

容器磁盘上的文件的生命周期是短暂的，这就使得在容器中运行重要应用时会出现一些问题。首先，当容器崩溃 时，kubelet会重启它，但是容器中的文件将丢失——容器以干净的状态（镜像最初的状态）重新启动。其次，在Pod中同时运行多个容器时，这些容器之间通常需要共享文件。Kubernetes 中的 Volume 抽象就很好的解决了 这些问题

3.1 背景

Kubernetes 中的卷有明确的寿命 —— 与封装它的 Pod 相同。所f以，卷的生命比Pod中的所有容器都长，当这 个容器重启时数据仍然得以保存。当然，当 Pod 不再存在时，卷也将不复存在。也许更重要的是，Kubernetes支持多种类型的卷，Pod可以同时使用任意数量的卷

#####3.2 卷的类型

3.2.1 Kubernetes 支持以下类型的卷：

• awsElasticBlockStore azureDisk azureFile cephfs csi downwardAPI emptyDir
• fc flocker gcePersistentDisk gitRepo glusterfs hostPath iscsi local nfs
• persistentVolumeClaim projected
• portworxVolume quobyte rbd scaleIO secret
• storageos vsphereVolume

3.2.2 emptyDir

当 Pod 被分配给节点时，首先创建 emptyDir 卷，并且只要该Pod在该节点上运行，该卷就会存在。正如卷的名 字所述，它最初是空的。Pod 中的容器可以读取和写入 emptyDir 卷中的相同文件，尽管该卷可以挂载到每个容 器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod 时， emptyDir 中的数据将被永久删除

• emptyDir 的用法有：
  • 暂存空间，例如用于基于磁盘的合并排序
  • 用作长时间计算崩溃恢复时的检查点
  • Web服务器容器提供数据时，保存内容管理器容器提取的文件

apiVersion: v1
kind: Pod metadata: 
 name: test-pd
spec: 
 containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container 
   volumeMounts:
   - mountPath: /cache 
     name: cache-volume 
 volumes:
 - name: cache-volume 
   emptyDir: {}

3.2.3 hostPath

hostPath 卷将主机节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中.

hostPath 的用途如下：

• 运行需要访问 Docker 内部的容器；使用 /var/lib/docker 的 hostPath
• 在容器中运行 cAdvisor；使用 /dev/cgroups 的 hostPath
• 允许 pod 指定给定的 hostPath 是否应该在 pod 运行之前存在，是否应该创建，以及它应该以什么形式存在

除了所需的 path 属性之外，用户还可以为 hostPath 卷指定 type: 

• 使用这种卷类型是请注意，因为：
  • 由于每个节点上的文件都不同，具有相同配置（例如从 podTemplate 创建的）的 pod 在不同节点上的行为可能会有所不同
  • 当 Kubernetes按照计划添加资源感知调度时，将无法考虑 hostPath 使用的资源
  • 在底层主机上创建的文件或目录只能由 root 写入。您需要在特权容器中以 root 身份运行进程，或修改主机 上的文件权限以便写入 hostPath 卷

apiVersion: v1
kind: Pod metadata: 
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver 
    name: test-container 
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # directory location on host 
      path: /data
      # this field is optional 
      type: Directory

4, PersistentVolume(PV)

4.1 概念

• PersistentVolume （PV）

是由管理员设置的存储，它是群集的一部分。就像节点是集群中的资源一样，PV 也是集群中的资源。 PV 是Volume 之类的卷插件，但具有独立于使用 PV 的 Pod 的生命周期。此API对象包含存储实现的细节，即 NFS、 iSCSI 或特定于云供应商的存储系统

• PersistentVolumeClaim （PVC）

是用户存储的请求。它与 Pod 相似。Pod 消耗节点资源，PVC 消耗 PV 资源。Pod 可以请求特定级别的资源（CPU 和内存）。声明可以请求特定的大小和访问模式（例如，可以以读/写一次或 只读多次模式挂载）

• 静态 pv

集群管理员创建一些 PV。它们带有可供群集用户使用的实际存储的细节。它们存在于 Kubernetes API 中，可用 于消费

• 动态pv

当管理员创建的静态 PV 都不匹配用户的 PersistentVolumeClaim 时，集群可能会尝试动态地为 PVC 创建卷。此 配置基于 StorageClasses ：PVC 必须请求 [存储类]，并且管理员必须创建并配置该类才能进行动态创建。声明该 类为 "" 可以有效地禁用其动态配置 要启用基于存储级别的动态存储配置，集群管理员需要启用 API server 上的 DefaultStorageClass [准入控制器] 。例如，通过确保 DefaultStorageClass 位于 API server 组件的 --admission-control 标志，使用逗号分隔的 有序值列表中，可以完成此操作

• 绑定

master 中的控制环路监视新的 PVC，寻找匹配的 PV（如果可能），并将它们绑定在一起。如果为新的 PVC 动态 调配 PV，则该环路将始终将该 PV 绑定到 PVC。否则，用户总会得到他们所请求的存储，但是容量可能超出要求 的数量。一旦 PV 和 PVC 绑定后， PersistentVolumeClaim 绑定是排他性的，不管它们是如何绑定的。 PVC 跟 PV 绑定是一对一的映射

4.2 持久化卷声明的保护

• PVC 保护的目的是确保由 pod 正在使用的 PVC 不会从系统中移除，因为如果被移除的话可能会导致数据丢失
• 当启用PVC 保护 alpha 功能时，如果用户删除了一个 pod 正在使用的 PVC，则该 PVC 不会被立即删除。PVC 的 删除将被推迟，直到 PVC 不再被任何 pod 使用

4.2.1 持久化卷类型

PersistentVolume

类型以插件形式实现。Kubernetes 目前支持以下插件类型：

• GCEPersistentDisk AWSElasticBlockStore AzureFile AzureDisk FC (Fibre Channel)
• FlexVolume Flocker NFS iSCSI RBD (Ceph Block Device) CephFS
• Cinder (OpenStack block storage) Glusterfs VsphereVolume Quobyte Volumes
• HostPath VMware Photon Portworx Volumes ScaleIO Volumes StorageOS

4.2.2 持久卷演示代码

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv0003
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce 
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 
  storageClassName: slow
  mountOptions:
    - hard
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    path: /tmp
    server: 172.17.0.2

4.3 PV 访问模式

4.3.1 PersistentVolume

可以以资源提供者支持的任何方式挂载到主机上。如下表所示，供应商具有不同的功能，每个 PV 的访问模式都将被设置为该卷支持的特定模式。例如，NFS 可以支持多个读/写客户端，但特定的 NFS PV 可能 以只读方式导出到服务器上。每个 PV 都有一套自己的用来描述特定功能的访问模式

• ReadWriteOnce——该卷可以被单个节点以读/写模式挂载
• ReadOnlyMany——该卷可以被多个节点以只读模式挂载
• ReadWriteMany——该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中，访问模式缩写为：

• RWO - ReadWriteOnce
• ROX - ReadOnlyMany
• RWX - ReadWriteMany 

4.4 回收策略

• Retain（保留）——手动回收
• Recycle（回收）——基本擦除（ rm -rf /thevolume/* ）
• Delete（删除）——关联的存储资产（例如 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和 OpenStack Cinder 卷） 将被删除

当前，只有 NFS 和 HostPath 支持回收策略。AWS EBS、GCE PD、Azure Disk 和Cinder卷支持删除策略

4.5 状态

卷可以处于以下的某种状态：

• Available（可用）——一块空闲资源还没有被任何声明绑定
• Bound（已绑定）——卷已经被声明绑定
• Released（已释放）——声明被删除，但是资源还未被集群重新声明
• Failed（失败）——该卷的自动回收失败 命令行会显示绑定到 PV 的 PVC 的名称

4.6 持久化演示说明 - NFS

4.6.1 安装 NFS 服务器

yum install -y nfs-common nfs-utils  rpcbind
mkdir /nfsdata
chmod 666 /nfsdata
chown nfsnobody /nfsdata
cat /etc/exports
    /nfsdata *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync) systemctl start rpcbind
systemctl start nfs

4.6.2 部署 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfspv1
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce 
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle 
  storageClassName: nfs
  nfs:
    path: /data/nfs
    server: 10.66.66.10

4.6.2 创建服务并使用 PVC

apiVersion: v1 kind: Service metadata:
  name: nginx 
  labels:
    app: nginx spec:
  ports:
  - port: 80 
    name: web 
  clusterIP: None 
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8 
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html 
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ] 
      storageClassName: "nfs" 
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

4.7 关于 StatefulSet

• 匹配 Pod name ( 网络标识 ) 的模式为：$(statefulset名称)-$(序号)，比如上面的示例：web-0，web-1， web-2
• StatefulSet 为每个 Pod 副本创建了一个 DNS 域名，这个域名的格式为： $(podname).(headless server name)，也就意味着服务间是通过Pod域名来通信而非 Pod IP，因为当Pod所在Node发生故障时， Pod 会 被飘移到其它 Node 上，Pod IP 会发生变化，但是 Pod 域名不会有变化
• StatefulSet 使用 Headless 服务来控制 Pod 的域名，这个域名的 FQDN 为：$(service name).$(namespace).svc.cluster.local，其中，“cluster.local” 指的是集群的域名
• 根据 volumeClaimTemplates，为每个 Pod 创建一个 pvc，pvc 的命名规则匹配模式： (volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的 volumeMounts.name=www， Pod name=web-[0-2]，因此创建出来的 PVC 是 www-web-0、www-web-1、www-web-2
• 删除 Pod 不会删除其 pvc，手动删除 pvc 将自动释放 pv

4.7.1 Statefulset的启停顺序：

• 有序部署：部署StatefulSet时，如果有多个Pod副本，它们会被顺序地创建（从0到N-1）并且，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态。
• 有序删除：当Pod被删除时，它们被终止的顺序是从N-1到0。
• 有序扩展：当对Pod执行扩展操作时，与部署一样，它前面的Pod必须都处于Running和Ready状态。

4.7.2 StatefulSet使用场景：

• 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于 PVC 来实现。
• 稳定的网络标识符，即 Pod 重新调度后其 PodName 和 HostName 不变。
• 有序部署，有序扩展，基于 init containers 来实现。
• 有序收缩