Keburnetes 存储卷 volumes

K8S 的 存储卷 volumes

emptyDir

可实现Pod中的容器之间共享目录数据，但emptyDir存储卷没有持久化数据的能力，存储卷会随着Pod生命周期结束而一起删除

（一个pod中创建了docker1 docker2两个容器，他们都挂载这个emptyDir，就能实现pod内容器间数据互通）

hostPath

将Node节点（宿主机）上的目录/文件挂载到Pod容器的指定目录中，有持久化数据的能力，但只能在单个Node节点上持久化数据，不能实现跨Node节点的Pod共享数据

（pod1在node1上生成，则挂载node1的宿主机卷，若重启后又调度到node2，则挂载node2的宿主机卷。pod只是单纯的挂载所在宿主机的目录）

NFS

使用NFS服务将存储卷挂载到Pod容器的指定目录中，有持久化数据的能力，且也能实现跨Node节点的Pod共享数据

（由于NFS是网络文件系统，pod1 pod2挂载同一个NFS，最终的文件都会写入到NFS服务器中，实现跨pod资源共享）

PV PVC
PV：K8S在指定存储设备空间中逻辑划分创建的可持久化的存储资源对象
PVC：是对PV资源对象的请求和绑定，也是Pod能挂载使用的一种存储卷类型
 

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。Pod中的容器通过Pause容器共享Volume。

EmptyDir存储卷

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。

mkdir /opt/volumes
cd /opt/volumes

vim pod-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-emptydir
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp     #容器1 挂载同一个emptyDir 与容器2实现共享
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    volumeMounts: #容器挂载数据卷
    - name: htmldir #使用的存储卷名称，如果跟下面volume字段name值相同，则表示使用volume的这个存储卷
      mountPath: /usr/share/nginx/html/ #挂载至容器中哪个目录（这里是nginx的网页文件夹。容器2进行emptyDir写入后 容器1即可共享使用）

  - name: busybox    #容器2 挂载同一个emptyDir 与容器1实现共享
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts: #在容器内定义挂载存储名称和挂载路径
    - name: htmldir #与下面定义的存储卷name需要相同
      mountPath: /data/ 
      #容器2将emptyDir挂载到/data/。虽然与容器1挂载的目录不同，但是本质上都是写入的emptyDir存储设备。挂载点不同并不影响emptyDir内的文件结构，容器2的/data/与容器1的/usr/share/nginx/html/看到的是一样的文件
    command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done'] 
    #容器2的默认执行命令。这里是为了向挂载的emptyDir内写入index.html文件内容，实验emptyDir的容器文件共享。（容器2写入网页文件，容器1 nginx即可使用网页文件）

  #定义存储卷 与containers容器同一级。在containers定义挂载这个存储卷
  volumes:
  - name: htmldir #定义存储卷名称
    emptyDir: {} #定义存储卷类型

kubectl apply -f pod-emptydir.yaml

kubectl get pods -o wide

NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-emptydir   2/2     Running   0          36s   10.244.2.19   node02              

//在上面定义了2个容器，其中一个容器是输入日期到index.html中，然后验证访问nginx的html是否可以获取日期。以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享。

curl 10.244.2.19

Thu May 27 18:17:11 UTC 2021
Thu May 27 18:17:13 UTC 2021
Thu May 27 18:17:15 UTC 2021
Thu May 27 18:17:17 UTC 2021
Thu May 27 18:17:19 UTC 2021
Thu May 27 18:17:21 UTC 2021
Thu May 27 18:17:23 UTC 2021

HostPath存储卷

hostPath卷将 node 节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中。
hostPath可以实现持久存储，但是在node节点故障时，也会导致数据的丢失。

 //在 node01 节点上创建挂载目录（测试hostpath挂载方式，因为hostpath只是pod简单挂载宿主机的目录，并不能做到多宿主机的数据互通。即为在pod生成在node1上就挂载node1的目录，生成在node2就挂载node2的目录。）

mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node01.xue.com' > /data/pod/volume1/index.html

//在 node02 节点上创建挂载目录（测试hostpath挂载方式，因为hostpath只是pod简单挂载宿主机的目录，并不能做到多宿主机的数据互通。即为在pod生成在node1上就挂载node1的目录，pod生成在node2就挂载node2的目录。）

mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.xue.com' > /data/pod/volume1/index.html

//创建 Pod 资源

vim pod-hostpath.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hostpath
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: nginx
    volumeMounts: #挂载数据卷
    - name: htmldir #使用的存储卷名称，如果跟下面volume字段name值相同，则表示使用volume的这个存储卷
      mountPath: /usr/share/nginx/html #挂载至容器中哪个目录
      readOnly: false #读写挂载方式，默认为读写模式false

#volumes字段定义了paues容器关联的宿主机或分布式文件系统存储卷
  volumes:
    - name: htmldir #存储卷名称
      hostPath: #hostPath方式
        path: /data/pod/volume1 #在宿主机上目录的路径
        type: DirectoryOrCreate #定义类型，这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建

kubectl apply -f pod-hostpath.yaml

//访问测试

kubectl get pods -o wide

NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hostpath   2/2     Running   0          37s   10.244.2.35   node02              

curl 10.244.2.35
    node02.xue.com
由于pod现在调度到node2上。就挂载了node2宿主机的目录、

//删除pod，再重建，依旧可以访问原来的内容，实现持久化（不过pod此时还是调度在在node2 挂载的是node2的宿主机目录）

kubectl delete -f pod-hostpath.yaml  
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml 

kubectl get pods -o wide

NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hostpath   2/2     Running   0          36s   10.244.2.37   node02              

curl  10.244.2.37 
    node02.xue.com

 //删除pod，再重建，直到pod被调度到node1上

kubectl delete -f pod-hostpath.yaml  
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml 

kubectl get pods -o wide

NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hostpath   2/2     Running   0          36s   10.244.2.38   node01              

curl  10.244.2.38
    node01.xue.com
由于pod现在调度到node1上。就挂载了node1宿主机的目录、

NFS共享存储卷 

选取一个节点做NFS存储。（stor01 192.168.80.110）安装并配置NFS服务。提供给pod通过网络挂载文件系统。

生成并授权NFS分享的目录
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes

更改NFS配置分享给192.168.80.0网段的主机
vim /etc/exports
    /data/volumes 192.168.80.0/24(rw,no_root_squash)

启动rpcbind（NFS的依赖项）和NFS
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs

查看挂载情况（分享情况）
showmount -e
    Export list for stor01:
    /data/volumes 192.168.80.0/24

//master节点操作 创建pod并设置挂载NFS文件系统

vim pod-nfs-vol.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vol-nfs
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: nginx
    volumeMounts: #挂载存储卷
    - name: htmldir #存储卷名。与volume创建的存储卷name需要保持一致
      mountPath: /usr/share/nginx/html #将存储卷挂载到pod内的指定目录（这里指定的是下面设定的NFS服务器的/data/volumes，挂载到pod中的/usr/share/nginx/html目录）

  volumes: #创建存储卷
    - name: htmldir #存储卷名称
      nfs: #NFS方式
        path: /data/volumes #nfs服务器分享的文件夹
        #server: stor01 #nfs服务器名。需要做host主机名与IP映射，否则无法解析。可直接指定IP
        server: 192.168.80.110 #nfs服务器IP

kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml

kubectl get pods -o wide

NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
pod-vol-nfs              1/1       Running   0          21s       10.244.2.38   node02

//在nfs服务器上创建index.html（用于让pod共享访问）

cd /data/volumes
vim index.html
    
 nfs stor01

//master节点操作（pod由于挂载了这个NFS所以可以访问NFS服务器上这个网页文件，通过nginx发布网页）

curl 10.244.2.38
    
 nfs stor01

  #删除nfs相关pod，再重新创建，可以发现无论在pod调度在node1上还是在node2上都可以获取到存储卷内文件（可以得到数据的持久化存储，数据都存储在NFS服务器上，pod挂载nfs。）

kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml 

kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml

kubectl get pods -o wide

NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
pod-vol-nfs              1/1       Running   0          21s       10.244.2.39   node01

curl 10.244.2.39
    
 nfs stor01

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PVC 和 PV 

PV 全称叫做 Persistent Volume，持久化存储卷。它是用来描述或者说用来定义一个存储卷的，这个通常都是由运维工程师来定义。

PVC 的全称是 Persistent Volume Claim，是持久化存储的请求。它是用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储。

PVC 的使用逻辑：在 Pod 中定义一个存储卷（该存储卷类型为 PVC），定义的时候直接指定大小，PVC 必须与对应的 PV 建立关系，PVC 会根据配置的定义去 PV 申请，而 PV 是由存储空间创建出来的。PV 和 PVC 是 Kubernetes 抽象出来的一种存储资源。

上面介绍的PV和PVC模式是需要运维人员先创建好PV，然后开发人员定义好PVC进行一对一的Bond，但是如果PVC请求成千上万，那么就需要创建成千上万的PV，对于运维人员来说维护成本很高，Kubernetes提供一种自动创建PV的机制，叫StorageClass，它的作用就是创建PV的模板。

创建 StorageClass 需要定义 PV 的属性，比如存储类型、大小等；另外创建这种 PV 需要用到的存储插件，比如 Ceph 等。 有了这两部分信息，Kubernetes 就能够根据用户提交的 PVC，找到对应的 StorageClass，然后 Kubernetes 就会调用 StorageClass 声明的存储插件，自动创建需要的 PV 并进行绑定。

PV是集群中的资源。 PVC是对这些资源的请求，也是对资源的索引检查。 

PV和PVC之间的相互作用遵循这个生命周期

Provisioning（配置）---> Binding（绑定）---> Using（使用）---> Releasing（释放） ---> Recycling（回收）

• Provisioning，即 PV 的创建，可以直接创建 PV（静态方式），也可以使用 StorageClass 动态创建
• Binding，将 PV 分配给 PVC
• Using，Pod 通过 PVC 使用该 Volume，并可以通过准入控制StorageProtection（1.9及以前版本为PVCProtection） 阻止删除正在使用的 PVC
• Releasing，Pod 释放 Volume 并删除 PVC
• Reclaiming，回收 PV，可以保留 PV 以便下次使用，也可以直接从云存储中删除

根据这 5 个阶段，PV 的状态有以下 4 种

• Available（可用）：表示可用状态，PV 被创建出来了，还未被 PVC 绑定
• Bound（已绑定）：表示 PV 已经被 PVC 绑定，PV 与 PVC 是一对一的绑定关系
• Released（已释放）：表示 PVC 被删除，但是 PV 资源还未被回收
• Failed（失败）：表示 PV 自动回收失败

一个PV从创建到销毁的具体流程如下

1. 一个PV创建完后状态会变成Available，等待被PVC绑定。
2. 一旦被PVC邦定，PV的状态会变成Bound，就可以被定义了相应PVC的Pod使用。
3. Pod使用完后会释放PV，PV的状态变成Released。
4. 变成Released的PV会根据定义的回收策略做相应的回收工作。有三种回收策略，Retain、Delete和Recycle。
   1. Retain就是保留现场，K8S集群什么也不做，等待用户手动去处理PV里的数据，处理完后，再手动删除PV。
   2. Delete策略，K8S会自动删除该PV及里面的数据。
   3. Recycle方式，K8S会将PV里的数据删除，然后把PV的状态变成Available，又可以被新的PVC绑定使用。

pv的参数

kubectl explain pv    #查看pv的定义方式

FIELDS:
    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolume
    metadata:    #由于 PV 是集群级别的资源，即 PV 可以跨 namespace 使用，所以 PV 的 metadata 中不用配置 namespace
      name: 
    spec

kubectl explain pv.spec    #查看pv定义的规格

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）卷可以被一个节点以读写方式挂载。 ReadWriteOnce 访问模式也允许运行在同一节点上的多个 Pod 访问卷。
    - ReadOnlyMany           #（ROX）卷可以被多个节点以只读方式挂载。
    - ReadWriteMany          #（RWX）卷可以被多个节点以读写方式挂载。
#nfs 支持全部三种；iSCSI 不支持 ReadWriteMany（iSCSI 就是在 IP 网络上运行 SCSI 协议的一种网络存储技术）；HostPath 不支持 ReadOnlyMany 和 ReadWriteMany。
  capacity:（定义存储能力，一般用于设置存储空间）
    storage: 2Gi （指定大小）
  storageClassName: （自定义存储类名称，此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV）用于pvc指定使用pv
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain    #回收策略（Retain/Delete/Recycle）
#Retain（保留）：当用户删除与之绑定的PVC时候，这个PV被标记为released（PVC与PV解绑但还没有执行回收策略）且之前的数据依然保存在该PV上，但是该PV不可用，需要手动来处理这些数据并删除该PV。
#Delete（删除）：删除与PV相连的后端存储资源。对于动态配置的PV来说，默认回收策略为Delete。表示当用户删除对应的PVC时，动态配置的volume将被自动删除。（只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持）
#Recycle（回收）：如果用户删除PVC，则删除卷上的数据，卷不会删除。（只有 NFS 和 HostPath 支持）

pvc的参数 

kubectl explain pvc   #查看PVC的定义方式

KIND:     PersistentVolumeClaim
VERSION:  v1
FIELDS:
   apiVersion    
   kind      
   metadata