六、kubernetes之存储卷管理
k8s中的存储卷是属于pod，pod内的多个容器都可以挂载同一个存储卷以实现数据共享
pause是基础架构容器，每个Pod都有一个pause，该Pod里的所有容器都共享pause的名称空间，使得一个Pod里的容器交互更加效率
k8s中的存储卷是与宿主机上目录建立映射关系。为了使存储卷不因宿主机的故障而受影响，一般宿主机上的目录也是由宿主机挂载专门的存储设备而来。
k8s的存储卷类型
emptydir：存储卷生命周期，追随pod的生命周期，没有任何持久性。
hostpath：与宿主机的目路建立映射关系，半持久一旦宿主机故障数据仍丢失。
传统的网络型存储： SAN NAS等
分布式存储：glusterfs ceph cephfs等
云端存储：EBS(亚马逊)
kubectl explain pod.spec.volumes 查看k8s可以使用的存储系统
emptydir存储卷使用
emptyDir在创建Pod时就会被创建，会一直存在在pod的生命周期当中，可以被挂载到Pod中各个容器相同或者不相同的的路径下。当一个pod因为任何原因被移除的时候，这些数据会被永久删除。注意：一个容器崩溃了不会导致数据的丢失，因为容器的崩溃并不移除pod.
kubectl explain pod.spec.volumes.emptyDir #获取emptyDir存储卷的定义字段,该字段的值是字典，该字典有两个键
medium，值有Memory和""，默认是""使用宿主机的硬盘，Memory使用宿主机的内存
sizeLimit，用于限制存储卷的空间大小
举例一个使用emptyDir存储卷的Pod，定义清单如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-demo
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
##定义一个容器将名为html的存储卷挂载为目录/usr/share/nginx/html/
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
##定义一个容器将名为html的存储卷挂载为目录/data/，每2秒写入时间到/data/index.html文件
- name: busybox
image: 192.168.80.146:5000/busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /data/
command: ["/bin/sh"]
args: ["-c", "while true; do echo $(date) >> /data/index.html; sleep 2; done"]
##定义一个存储卷供Pod中的容器使用，名字为html，类型emptyDir，参数默认。
volumes:
- name: html
emptyDir: {}
此Pod中两个容器，挂载同一个存储卷，busybox往存储卷中写数据，ngxapp容器从中读数据。busybox的/data/index.html对应ngxapp容器的/usr/share/nginx/html/index.html
hostPath存储卷使用
hostPath就是把pod所在宿主机的某一目录和pod建立关联关系，在pod删除时，存储数据不会丢失。当宿主机故障时，pod会迁移到另一个节点但hostPath不会。
kubectl explain pod.spec.volumes.hostPath #获取hostPath存储卷的定义字段,该字段的值是字典，该字典有两个键
path，定义使用宿主机的路径
type，对path的类型设定，有四个可选值
1. DirectoryOrCreate 宿主机上不存在则创建此目录
2. Directory 宿主机必须存在挂载目录，否则创建失败
3. FileOrCreate 宿主机上不存在挂载文件就创建
4. File 宿主机上必须存在文件，否则创建失败
举例一个使用hostPath存储卷的Pod，定义清单如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hostpath
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
volumes:
- name: html
hostPath:
path: /tmp/data
type: DirectoryOrCreate
验证挂载
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f hostpath.yaml
pod/pod-hostpath created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod -o yaml
···
hostIP: 192.168.80.147
phase: Running
podIP: 10.244.3.21
···
##在node2节点的被挂载目录下创建文件
[root@k8s-node2 ~]# echo "this is test" > /tmp/data/index.html
##访问pod，验证文件内容是否相同
[root@k8s-master volumes]# curl 10.244.3.21
this is test
NFS共享存储卷使用
nfs存储卷可以实现，Pod在创建时就挂载环nfs提供的路径；Pod被删除时pod解除与nfs挂载关系，但不会删除nfs中的数据。nfs可以被多个Pod挂载并进行读写。
##创建nfs服务
[root@192-168-80-114 ~]# mkdir /data/volumes -pv
mkdir: 已创建目录 "/data/volumes"
[root@192-168-80-114 ~]# vim /etc/exports
/data/volumes 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash)
[root@192-168-80-114 ~]# systemctl start nfs
[root@192-168-80-114 ~]# showmount -e
Export list for 192-168-80-114:
/data/volumes 192.168.80.0/24
[root@k8s-master volumes]# kubectl explain pod.spec.volumes.nfs##查看nfs存储卷的定义字段，该字段的值为字典，有三个建
path 必须键，NFS服务提供的路径
server 必须键，NFS服务的IP或域名
readonly 可选键，值为true或false
举例一个使用nfs存储卷的Pod，定义清单如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nfs
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
volumes:
- name: html
nfs:
path: /data/volumes
server: 192.168.80.114
验证挂载
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f nfs.yaml
pod/pod-nfs created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
pod-nfs 1/1 Running 0 1m 10.244.2.19 k8s-node1 <none>
##nfs服务器创建验证文件
[root@192-168-80-114 ~]# echo "this is test for nfs volumes" > /data/volumes/index.html
##访问pod的文件
[root@k8s-master volumes]# curl 10.244.2.19
this is test for nfs volumes
##删除pod重建后观察文件
[root@k8s-master volumes]# kubectl delete -f nfs.yaml
pod "pod-nfs" deleted
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod -o wide
No resources found.
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f nfs.yaml
pod/pod-nfs created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
pod-hostpath 1/1 Running 0 12s 10.244.3.22 k8s-node2 <none>
[root@k8s-master volumes]# curl 10.244.3.22
this is test for nfs volumes
PV和PVC的使用
kubernetes存储卷支持使用各种存储系统，但每个存储系统的都有自己的存储参数需要配置，为了简化用户使用kubernetes的存储卷，推出了PV和PVC两个新资源。
pv和pvc都是K8S中的资源对象，pvc和pv是一对一关系，pv不可被多个pvc复用。
pvc可以被多个pod挂载，但多个pod能否同时使用pvc取决于提供pv的存储系统特性。
pv是集群级别的资源，不能定义在名称空间中，用于描述存储管理员已经创建的一段网络存储单元。
pvc是名称空间级别的资源，需要定义在某个名称空间中，用于描述K8S用户对pv的使用要求。
##查看pv和pvc的定义
[root@k8s-master ~]# kubectl explain pv #查看pv的定义方式
FIELDS:
apiVersion
kind
metadata
spec
[root@k8s-master ~]# kubectl explain pv.spec #查看pv支持存储系统及参数设置(以nfs举例)
spec:
nfs（定义存储类型）
path（定义挂载卷路径）
server（定义服务器名称）
accessModes（定义访问模型，有以下三种访问模型，以列表的方式存在，也就是说可以定义多个访问模式）
ReadWriteOnce（RWO） 单节点读写
ReadOnlyMany（ROX） 多节点只读
ReadWriteMany（RWX） 多节点读写
capacity（定义PV空间的大小）
storage（指定大小）
[root@k8s-master volumes]# kubectl explain pvc #查看PVC的定义方式
KIND: PersistentVolumeClaim
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion <string>
kind <string>
metadata <Object>
spec <Object>
[root@k8s-master volumes]# kubectl explain pvc.spec
spec:
accessModes（定义访问模式，必须是PV的访问模式的子集）
resources（定义申请资源的大小）
requests:
storage:
##定义pv
```shell
[root@k8s-master volumes]# vim pv-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv001
labels:
name: pv001
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v1
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv002
labels:
name: pv002
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v2
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv003
labels:
name: pv003
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v3
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv004
labels:
name: pv004
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v4
server: 192.168.80.114
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv005
labels:
name: pv005
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v5
server: 192.168.80.114
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 5Gi
"pv-demo.yaml" [New] 69L, 1165C written
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f pv-demo.yaml
persistentvolume/pv001 created
persistentvolume/pv002 created
persistentvolume/pv003 created
persistentvolume/pv004 created
persistentvolume/pv005 created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pv001 1Gi RWO,RWX Retain Available 6s
pv002 2Gi RWO Retain Available 6s
pv003 2Gi RWO,RWX Retain Available 6s
pv004 4Gi RWO,RWX Retain Available 5s
pv005 5Gi RWO,RWX Retain Available 5s
##定义pvc
定义pvc的访问模式为多路读写，该访问模式必须在前面pv定义的访问模式之中。定义PVC申请的大小为2Gi，此时PVC会自动去匹配多路读写且大小为2Gi的PV
[root@k8s-master volumes]# vim pvc-demo.yaml
storage: 2Gi
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mypvc
namespace: default
spec:
accessModes: ["ReadWriteMany"]
resources:
requests:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-pvs
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
volumes:
- name: html
persistentVolumeClaim:
claimName: mypvc
~
"pvc-demo.yaml" 32L, 553C written
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f pvc-demo.yaml
persistentvolumeclaim/mypvc created
pod/pod-pvs created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pv001 1Gi RWO,RWX Retain Available 6m
pv002 2Gi RWO Retain Available 6m
pv003 2Gi RWO,RWX Retain Bound default/mypvc 6m
pv004 4Gi RWO,RWX Retain Available 6m
pv005 5Gi RWO,RWX Retain Available 6m
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
mypvc Bound pv003 2Gi RWO,RWX 12s
验证挂载
[root@192-168-80-114 volumes]# echo "welcome to use pv3" > /data/volumes/v3/index.html
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
pod-pvs 1/1 Running 0 2m 10.244.2.20 k8s-node1 <none>
[root@k8s-master volumes]# curl 10.244.2.20
welcome to use pv3
在Pod创建时会根据pvc去寻找合适的pv建立关联关系，再根据pv的描述去挂载存储系统。当现有的pv都不符合pvc要求时，可以动态的创建合适pv，这里又需要一个新的概念StorageClasses,举个例子，在存储系统中划分一个1TB的存储空间提供给Kubernetes使用，当用户需要一个10G的PVC时，会立即通过restful发送请求，从而让存储空间创建一个10G的image，之后在我们的集群中定义成10G的PV供给给当前的PVC作为挂载使用。在此之前我们的存储系统必须支持restful接口，比如ceph分布式存储，而glusterfs则需要借助第三方接口完成这样的请求。
configmap和Secret
为容器中应用提供配置的方式有如下几种：
- 启动容器时，通过命令传递参数 args[]
- 将定义好的配置文件通过拷贝docker cp 写入到容器中
- 通过环境变量的方式传递配置数据
cloud native类型的应用一般都可以直接使用环境变量；
非cloud native类的应用使用entrypoint脚本预处理完成应用配置文件的修改； - 挂载Docker卷传送配置文件
而在Kubernetes系统之中也存在这样的组件，就是特殊的存储卷类型。其并不是提供pod存储空间，而是给管理员或用户提供从集群外部向Pod内部的应用注入配置信息的方式。这两种特殊类型的存储卷分别是：configMap和secret。他们都是键值对的形式。
ConfigMap：主要用于向Pod注入非敏感数据，使用时用户将数据直接存储在ConfigMap对象当中，然后Pod通过使用ConfigMap卷进行引用，实现容器的配置文件集中定义和管理。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。
创建方式：
- 通过 --from-literal：每个 --from-literal 对应一个信息条目。
[root@k8s-master volumes]# kubectl create configmap nginx-config --from-literal=nginx_port=80 --from-literal=server_name=myapp.magedu.com
configmap/nginx-config created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get cm
NAME DATA AGE
nginx-config 2 6s
[root@k8s-master volumes]# kubectl describe cm nginx-config
Name: nginx-config
Namespace: default
Labels: <none>
Annotations: <none>
Data
====
server_name:
----
myapp.magedu.com
nginx_port:
----
80
Events: <none>
- 通过 --from-file：每个文件内容对应一个信息条目。
[root@k8s-master configmap]# vim www.conf
server {
server_name myapp.magedu.com;
listen 80;
root /data/web/html;
}
[root@k8s-master configmap]# kubectl create configmap nginx-www --from-file=./www.conf
configmap/nginx-www created
[root@k8s-master configmap]# kubectl get cm
NAME DATA AGE
nginx-config 2 3m
nginx-www 1 4s
[root@k8s-master configmap]# kubectl get cm nginx-www -o yaml
apiVersion: v1
data:
www.conf: "server {\n\tserver_name myapp.magedu.com;\n\tlisten 80;\n\troot /data/web/html;\n}\n"
kind: ConfigMap
metadata:
creationTimestamp: 2018-10-10T08:50:06Z
name: nginx-www
namespace: default
resourceVersion: "389929"
selfLink: /api/v1/namespaces/default/configmaps/nginx-www
uid: 7c3dfc35-cc69-11e8-801a-000c2972dc1f
将ConfigMap注入到Pod中
方式1：传递环境变量(只在容器启动时才能成功获取configmap)
[root@k8s-master volumes]# vim configmap-1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-cm-1
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
env: ##定义容器中的环境变量
- name: NGINX_SERVER_PORT ##环境变量的名字
valueFrom: ##环境变量值的来源
configMapKeyRef: ##环境变量值的来源为configmap资源
name: nginx-config ##提供环境变量值的configmap名为
key: nginx_port ##从名为nginx-config的configmap中获取key为nginx_port的值作为环境变量NGINX_SERVER_PORT的值
- name: NGINX_SERVER_NAME
▽ valueFrom:
configMapKeyRef:
name: nginx-config
key: server_name
##验证
[root@k8s-master volumes]# kubectl apply -f configmap-1.yaml
pod/pod-cm-1 created
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-cm-1 1/1 Running 0 1m
pod-pvs 1/1 Running 0 52m
[root@k8s-master volumes]# kubectl exec -it pod-cm-1 /bin/sh
# echo $NGINX_SERVER_PORT
80
# echo $NGINX_SERVER_NAME
myapp.magedu.com
方式2：挂载为容器的存储卷，能实时获取configmap。
以configmap中键的名字为文件名在pod的mountPath中新建文件，并以configmap中键的值为该文件的内容
[root@k8s-master volumes]# vim configmap-2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-configmap2
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
volumes:
- name: html
configMap:
name: nginx-config
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-cm-1 1/1 Running 0 19m
pod-configmap2 1/1 Running 0 46s
pod-pvs 1/1 Running 0 1h
[root@k8s-master volumes]# kubectl exec -it pod-configmap2 /bin/sh
# cat //usr/share/nginx/html/server_name
myapp.magedu.com#
# cat /usr/share/nginx/html/nginx_port
80#
[root@k8s-master volumes]# vim configmap-3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-configmap3
namespace: default
labels:
app: ngx
spec:
containers:
- name: ngxapp
image: 192.168.80.146:5000/my_ngx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html/
volumes:
- name: html
configMap:
name: nginx-www
[root@k8s-master volumes]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-cm-1 1/1 Running 0 19m
pod-configmap3 1/1 Running 0 46s
pod-pvs 1/1 Running 0 1h
[root@k8s-master volumes]# kubectl exec -it pod-configmap3 /bin/sh
# cd /usr/share/nginx/html/
# cat www.conf
server {
server_name myapp.magedu.com;
listen 80;
root /data/web/html;
}
Secret：用于向Pod传递敏感信息，比如密码，私钥，证书文件等，这些信息如果在容器中定义容易泄露，Secret资源可以让用户将这些信息存储在急群众，然后通过Pod进行挂载，实现敏感数据和系统解耦的效果。
用法和configmap类型