k8s之数据卷

一，存储卷

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。

1，emptyDir存储卷

可以实现pod中容器共享数据，但是存储不能持久化数据，且会随着pod的生命周期而一起删除。

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
    image: ikubernetes/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
	#定义容器挂载内容
    volumeMounts:
	#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
    - name: html
	  #挂载至容器中哪个目录
      mountPath: /usr/share/nginx/html/
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - name: html
	  #在容器内定义挂载存储名称和挂载路径
      mountPath: /data/
    command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']
  #定义存储卷
  volumes:
  #定义存储卷名称  
  - name: html
    #定义存储卷类型
    emptyDir: {}
	
	
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

2，hostPath存储卷

Hostpath可以实现持久化数据，使用node节点的目录或者文件挂在到容器当中，但是存储空间会受到node节点单机的限制，node节点故障数据会丢失，pod跨node就不能共享数据。

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

//在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.kgc.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: ikubernetes/myapp:v1
	#定义容器挂载内容
    volumeMounts:
	#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
    - name: html
	  #挂载至容器中哪个目录
      mountPath: /usr/share/nginx/html
	  #读写挂载方式，默认为读写模式false
	  readOnly: 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:
    #存储卷名称
    - name: html
	  #路径，为宿主机存储路径
      hostPath:
	    #在宿主机上目录的路径
        path: /data/pod/volume1
		#定义类型，这表示如果宿主机没有此目录则会自动创建
        type: DirectoryOrCreate


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.kgc.com

//删除pod，再重建，验证是否依旧可以访问原来的内容
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.kgc.com

3，nfs共享存储卷

可以实现持久化，使用nfs存储设备空间挂载到容器，pod跨node共享数据。

//在stor01节点上安装nfs，并配置nfs服务
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes

vim /etc/exports
/data/volumes 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)

systemctl start rpcbind
systemctl start nfs

showmount -e
Export list for stor01:
/data/volumes 192.168.10.0/24


//master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vol-nfs
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    volumeMounts:
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: html
      nfs:
        path: /data/volumes
        server: stor01


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
cd /data/volumes
vim index.html
 nfs stor01

//master节点操作
curl 10.244.2.38
 nfs stor01

kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml   #删除nfs相关pod，再重新创建，可以得到数据的持久化存储

kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml


nas gfs  ceph san

二，PVC与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。
 

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。

1，pv的生命周期：

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

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，还未被任何 PVC 绑定
●Bound（已绑定）：表示 PV 已经绑定到 PVC
●Released（已释放）：表示 PVC 被删掉，但是资源尚未被集群回收
●Failed（失败）：表示该 PV 的自动回收失败

2，一个PV从创建到销毁的具体流程：

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。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。Delete策略，K8S会自动删除该PV及里面的数据。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。

3，pv的访问模式

(1) ReadWriteOnce——该卷可以被单个节点以读/写模式挂载

(2) ReadOnlyMany——该卷可以被多个节点以只读模式挂载

(3) ReadWriteMany——该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

4，Pv的回收

Retain（保留）： 保留数据，需要由管理员手动清理。

Recycle（回收）： 删除数据，即删除目录下的所有文件，比如说执行 rm -rf /thevolume/* 命 令，目前只有 NFS 和 HostPath 支持。

Delete（删除）： 删除存储资源，仅仅部分云存储系统支持，比如删除 AWS EBS 卷，目前只有 AWS EBS，GCE PD，Azure 磁盘和 Cinder 卷支持删除。

6，静态pv创建

准备存储设备和共享目录

创建pv资源，配置存储类型，访问模式，存储能力大小

创建pvc，配置请求pv，资源的访问模式和存储大小，绑定pv

Pv的访问模式必须支持pvc的请求访问模式，请求的存储空间会优先选择相等的存储大小

7，动态创建pv

以nfs为例：

Storageclass+NFS+provisioner

准备nfs共享服务器和共享目录

创建sa服务账号，进行rbac资源权限的授权

创建nfs-client-provisioner存储卷插件（以pod运行），配置中要关联sa服务账号使得存储卷插件获得相关资源的操作权限

创建storage资源，配置中要关联sa服务账号使得存储卷插件的名称配置

创建pvc资源，配置中要关联storageclass资源的名称，此时会在nfs服务器上生成相关的pv的共享目录

创建pod，资源存储类型设置成persistentVolumeClaims，在容器配置中配置存储挂载

8，pvc扩容：

PVC在首次创建成功之后，还可以在使用过程中进行存储空间的扩容。

支持PVC扩容的存储类型有：AWSElasticBlockStore、AzureFile、AzureDisk、Cinder、FlexVolume、GCEPersistentDisk、Glusterfs、Portworx Volumes、RBD和CSI等。

扩容步骤：

先在PVC对应的StorageClass中设置参数“allowVolumeExpansion=true”。

修改pvc.yaml，将resources.requests.storage设置为一个更大的值。

9，扩容失败恢复步骤：

设置与PVC绑定的PV资源的回收策略为“Retain”。

删除PVC，此时PV的数据仍然存在。

删除PV中的claimRef定义，这样新的PVC可以与之绑定，结果将使得PV的状态为“Available”。

新建一个PVC，设置比PV空间小的存储空间申请，同时设置volumeName字段为PV的名称，结果将使得PVC与PV完成绑定。

恢复PVC的原回收策

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）存储可读可写，但只支持被单个 Pod 挂载
	- ReadOnlyMany           #（ROX）存储可以以只读的方式被多个 Pod 挂载
	- ReadWriteMany          #（RWX）存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享         注：官网
#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）
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain    #回收策略（Retain/Delete/Recycle）
#Retain（保留）：当删除与之绑定的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（只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持）
#Recycle（回收）：删除数据，效果相当于执行了 rm -rf /thevolume/* （只有 NFS 和 HostPath 支持）

kubectl explain pvc   #查看PVC的定义方式
KIND:     PersistentVolumeClaim
VERSION:  v1
FIELDS:
   apiVersion	
   kind	  
   metadata