数据持久化-储存卷

	我们知道,Pod是由容器组成的,而容器宕机或停止之后,数据就随之丢了,那么这也就意味着我们在做Kubernetes集群的时候就不得不考虑存储的问题,而存储卷就是为了Pod保存数据而生的。存储卷的类型有很多,我们常用到一般有四种:emptyDir,hostPath,NFS以及云存储(ceph, glasterfs...)等。

官方文档

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#emptydir

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#hostpath

存储卷类型

emptyDir,hostPath,NFS以及云存储(ceph, glasterfs...)等。

1.emptyDir

		emptyDir类型的volume在pod分配到node上时被创建,kubernetes会在node上自动分配一个目录,因此无需指定宿主机node上对应的目录文件。这个目录的初始内容为空,当Pod从node上移除时,emptyDir中的数据会被永久删除。emptyDir Volume主要用于某些应用程序无需永久保存的临时目录.作用:1.用于容器间分享文件   2.用于创建临时目录
注:emptyDir不能够用来做数据持久化

例子1:

kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
name: emptydir
spec:
selector:
matchLabels:
app: emptydir
template:
metadata:
labels:
app: emptydir
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
volumeMounts: ## 挂载
- mountPath: /usr/share/nginx/nginx ## 挂在目录
name: test-emptydir # 存储卷名称
volumes: ## 创建存储卷
- name: test-emptydir # 创建存储卷名称
emptyDir: {}

2.hostpath

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#hostpath

警告:
HostPath 卷存在许多安全风险,最佳做法是尽可能避免使用 HostPath。 当必须使用 HostPath 卷时,它的范围应仅限于所需的文件或目录,并以只读方式挂载。 如果通过 AdmissionPolicy 限制 HostPath 对特定目录的访问, 则必须要求 volumeMounts 使用 readOnly 挂载以使策略生效。

hostPath 卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到你的 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。

例如,hostPath 的一些用法有:

  • 运行一个需要访问 Docker 内部机制的容器;可使用 hostPath 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

支持的 type 值如下:

取值 行为
空字符串(默认)用于向后兼容,这意味着在安装 hostPath 卷之前不会执行任何检查。
DirectoryOrCreate 如果在给定路径上什么都不存在,那么将根据需要创建空目录,权限设置为 0755,具有与 kubelet 相同的组和属主信息。
Directory 在给定路径上必须存在的目录。
FileOrCreate 如果在给定路径上什么都不存在,那么将在那里根据需要创建空文件,权限设置为 0644,具有与 kubelet 相同的组和所有权。
File 在给定路径上必须存在的文件。
Socket 在给定路径上必须存在的 UNIX 套接字。
CharDevice 在给定路径上必须存在的字符设备。
BlockDevice 在给定路径上必须存在的块设备。

当使用这种类型的卷时要小心,因为:

  • HostPath 卷可能会暴露特权系统凭据(例如 Kubelet)或特权 API(例如容器运行时套接字), 可用于容器逃逸或攻击集群的其他部分。

  • 具有相同配置(例如基于同一 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。

  • 下层主机上创建的文件或目录只能由 root 用户写入。你需要在 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

hostPath 配置示例:****

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:
# 宿主上目录位置
path: /data
# 此字段为可选
type: Directory 注意: FileOrCreate 模式不会负责创建文件的父目录。 如果欲挂载的文件的父目录不存在,Pod 启动会失败。 为了确保这种模式能够工作,可以尝试把文件和它对应的目录分开挂载,如 FileOrCreate 配置 所示。

hostPath FileOrCreate 配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-webserver
spec:
containers:
- name: test-webserver
image: k8s.gcr.io/test-webserver:latest
volumeMounts:
- mountPath: /var/local/aaa
name: mydir
- mountPath: /var/local/aaa/1.txt
name: myfile
volumes:
- name: mydir
hostPath:
# 确保文件所在目录成功创建。
path: /var/local/aaa
type: DirectoryOrCreate
- name: myfile
hostPath:
path: /var/local/aaa/1.txt
type: FileOrCreate

3.pv/pvc(推荐使用)

nfs官方文档

nfs官方文档:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#nfs

安装测试nfs

1. 在所有节点上安装nfs(所有节点)
yum -y install nfs-utils rpcbind
2.配置nfs
[root@sg-14 opt]# vi /etc/exports
/data/k8s *(rw,sync,no_root_squash) # 允许共享的ip和目录
/home/jeff 192.168.0.216(rw,sync,no_root_squash) # 允许共享的ip和目录
/nfs/v1/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v2/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v3/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v4/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v5/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v6/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v7/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v8/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v9/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash)
/nfs/v10/ 192.168.0.216(rw,no_root_squash) [root@sg-14 opt]# systemctl enable --now nfs
[root@sg-14 opt]# mkdir -pv /nfs/v{1..10}
[root@sg-14 opt]# cd /nfs/
[root@sg-14 opt]# systemctl restart rpcbind.service && systemctl restart nfs.service
3.测试k8s使用nfs
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nfs
spec:
selector:
matchLabels:
app: nfs
template:
metadata:
labels:
app: nfs
spec:
nodeName: sg-16 # 指定部署机器
containers:
- name: nginx
image: nginx
volumeMounts: # 挂载容器内部目录
- mountPath: /home/test
name: nfs
volumes: ## 存储卷
- name: nfs
nfs:
path: /nfs/v1 # master上目录
server: 192.168.0.214 # master机器ip 4. 使用pv/pvc来管理nfs
#########################################################################################
# 1、部署MySQL集群
# 1、创建命名空间
# 2、创建service提供负载均衡
# 3、使用控制器部署MySQL实例
###
# 2、部署Discuz应用
# 1、创建命名空间
# 2、创建Service提供负载均衡(Headless Service)
# 3、创建服务并挂载代码
# 4、创建Ingress,用于域名转发(https)
###
# 3、服务之间的互连
# 1、Discuz连接MySQL ---> mysql.mysql.svc.cluster.local
#########################################################################################

pv/pvc管理nfs

官方文档

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#reclaim-policy

pv/pvc解释

注:pv是集群级资源,pvc是名称空间级资源

PVC和PV的设计,类似“接口”和“实现”的思想,开发者只知道使用“接口”PVC,运维人员负责给“接口”绑定具体的实现PV,说白了PVC就是一种特殊的Volume存储卷
PVC和PV的实现原理
PVC:描述 Pod想要使用的持久化属性,比如存储大小、读写权限等
PV:描述一个具体的Volume属性,比如Volume的类型、挂载目录、远程存储服务器地址等

1. PV 的访问模式(accessModes)

模式 解释
ReadWriteOnce(RWO) 可读可写,但只支持被单个节点挂载。
ReadOnlyMany(ROX) 只读,可以被多个节点挂载。
ReadWriteMany(RWX) 多路可读可写。这种存储可以以读写的方式被多个节点共享。不是每一种存储都支持这三种方式,像共享方式,目前支持的还比较少,比较常用的是 NFS。在 PVC 绑定 PV 时通常根据两个条件来绑定,一个是存储的大小,另一个就是访问模式。

2. PV 的回收策略(persistentVolumeReclaimPolicy)

策略 解释
Retain 不清理, 保留 Volume(需要手动清理)
Recycle 删除数据,即 rm -rf /thevolume/*(只有 NFS 和 HostPath 支持)
Delete 删除存储资源,比如删除 AWS EBS 卷(只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder 支持)

3. PV 的状态

状态 解释
Available 可用。
Bound 已经分配给 PVC。
Released PVC 解绑但还未执行回收策略。
Failed 发生错误。

4.创建pv

kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
name: pv001
labels:
app: pv001
spec:
nfs:
path: /nfs/v2 # master机器共享目录
server: 192.168.0.214 # master机器
capacity:
storage: 20Gi # 指定存储卷大小
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain # 回收策略
accessModes: # 访问模式,支持缩写
- "ReadWriteMany"
- "ReadWriteOnce" kubectl apply -f pv.yaml
[root@sg-14 nfs]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pv001 20Gi RWO,RWX Retain Available 7s STATUS状态:无

5.pvc插件

官方文档

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/persistent-volumes/#access-modes

pvc使用pv-创建pvc

---
# 创建pv
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
name: pv001
labels:
app: pv001
spec:
nfs:
path: /nfs/v2 # master机器共享目录
server: 192.168.0.214 # master机器
capacity:
storage: 20Gi # 指定存储卷大小
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain # 回收策略
accessModes: # 访问模式,支持缩写
- "ReadWriteMany"
- "ReadWriteOnce"
---
# 创建名称空间
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: mysql
labels:
app: test-Namespace
---
# 创建pvc存储卷
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: pvc1 # 存储卷名字
namespace: mysql # 指定名称空间,pvc是名称空间级资源
spec:
accessModes: # 访问模式
- "ReadWriteMany"
resources:
requests:
storage: "6Gi" kubectl apply -f pvc.yaml
[root@sg-14 nfs]# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pv001 20Gi RWO,RWX Retain Bound default/pvc1 47m [root@sg-14 nfs]# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
pvc1 Bound pv001 20Gi RWO,RWX 2m22s 状态:Bound CLAIM:default/pvc1

pv-pvc.yaml 使用nfs

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: pv-pvc-mysql
namespace: mysql # 指定名称空间
spec:
replicas: 3 # 部署个数
selector:
matchLabels:
app: pv-pvc
template:
metadata:
labels:
app: pv-pvc
spec:
containers:
- name: mysql
image: mysql:5.7
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "123456"
volumeMounts: # 挂载容器内部目录
- mountPath: /var/lib/mysql
name: pv-pvc
volumes: ## 存储卷master
- name: pv-pvc
persistentVolumeClaim:
claimName: pvc1 # 指定存储卷名字 kubectl apply -f pv-pvc.yaml
此时:所有的容器/var/lib/mysql目录和master的/nfs/v2实现共享 kubectl exec -it npv-pvc-f76d748dd-ps7rs -- bash # 进入容器
mysql -u root -p # 登陆数据库

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