Volume

1. 为什么要用Volume?

k8s中Container 中的文件在磁盘上是临时存放的, 这就带来了一些列的问题

当一个容器损坏之后, kubelet会重启这个容器, 但是容器中的文件将丢失----容器以干净的状态重新启动
当很多容器运行在同一个pod中时, 很多时候需要数据文件的共享
在k8s中，由于pod分布在各个不同的节点之上，并不能实现不同节点之间持久性数据的共享，并且在节点故障时，可能会导致数据的永久性丢失。

Kubernetes 卷（Volume）这一抽象概念能够解决以上问题。

Volume 的生命周期独立于容器，Pod 中的容器可能被销毁和重建，但 Volume 会被保留。

2. 什么是Volume？

Docker 也有卷（Volume）的概念，但对它只有少量且松散的管理。 Docker 卷是磁盘上或者另外一个容器内的一个目录。 Docker 提供卷驱动程序，但是其功能非常有限。

Kubernetes 支持很多类型的卷。 Pod 可以同时使用任意数目的卷类型。临时卷类型的生命周期与 Pod 相同，但持久卷可以比 Pod 的存活期长。 因此，卷的存在时间会超出 Pod 中运行的所有容器，并且在容器重新启动时数据也会得到保留。 当 Pod 不再存在时，卷也将不再存在。（根据卷的类型，有些类型虽然卷不再存在，但是数据依然会被保留）

注意：docker磁盘映射的数据将会被保留，和kubernetes有一些不一样

卷的核心是包含一些数据的一个目录，Pod 中的容器可以访问该目录。 所采用的特定的卷类型将决定该目录如何形成的、使用何种介质保存数据以及目录中存放的内容。

使用卷时, 在 .spec.volumes 字段中设置为 Pod 提供的卷，并在 .spec.containers[*].volumeMounts 字段中声明卷在容器中的挂载位置。容器中的进程看到的是由它们的 Docker 镜像和卷组成的文件系统视图。 Docker 镜像位于文件系统层次结构的根部。各个卷则挂载在镜像内的指定路径上。 卷不能挂载到其他卷之上，也不能与其他卷有硬链接。 Pod 配置中的每个容器必须独立指定各个卷的挂载位置。

在这里插入图片描述

3. 卷的类型

kubenetes卷的类型：
在这里插入图片描述

不只上图中列的，还支持很多文件系统

卷的类型大致分为四类：

第一种就是本地卷

像hostPath类型与docker里面的bind mount类型，就是直接挂载到宿主机文件的类型
像emptyDir类型，数据的存储取决于宿主机所使用的介质，比如磁盘或 SSD 或网络存储

这两种类型的存储都是绑定宿主机节点的

第二种就是网络数据卷

比如Nfs、ClusterFs、Ceph，这些都是外部的存储都可以挂载到k8s上

第三种就是云盘

比如AWS、微软(azuredisk)

第四种就是k8s自身的资源

比如secret、configmap、downwardAPI

数据卷挂载有很多种方式：

同一个pod可以挂载多个多种不同类型的卷。

4. emptyDir

4.1 介绍

当 Pod 分派到某个 Node 上时，emptyDir 卷会被创建，并且在 Pod 在该节点上运行期间，卷一直存在。就像其名称表示的那样，卷最初是空的。 尽管 Pod 中的容器挂载 emptyDir 卷的路径可能相同也可能不同，这些容器都可以读写 emptyDir 卷中相同的文件。当 Pod 因为某些原因被从节点上删除时，emptyDir 卷中的数据也会被永久删除。

说明：容器崩溃并不会导致 Pod 被从节点上移除，因此容器崩溃期间 emptyDir 卷中的数据是安全的。

emptyDir 的一些用途：

缓存空间，例如基于磁盘的归并排序。
为耗时较长的计算任务提供检查点，以便任务能方便地从崩溃前状态恢复执行。
在 Web 服务器容器服务数据时，保存内容管理器容器获取的文件。

取决于你的环境，emptyDir 卷存储在该节点所使用的介质上；这里的介质可以是磁盘或 SSD 或网络存储。但是，你可以将 emptyDir.medium 字段设置为 “Memory”，以告诉 Kubernetes 为你挂载 tmpfs（基于 RAM 的文件系统）。虽然 tmpfs 速度非常快，但是要注意它与磁盘不同。 tmpfs 在节点重启时会被清除，并且你所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗，受容器内存限制约束。
在这里插入图片描述

4.2 案例演示

清除上一章的测试数据：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod1
spec:
  containers:
  - image: hub.kaikeba.com/java12/myapp:v1
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache # 挂载到容器的/cache目录下
      name: cache-volume
  volumes: # 申明数据卷
  - name: cache-volume
    emptyDir: {
    
    } #空卷

创建一个新目录volumes：

容器中有这个目录说明已经挂载成功了

清除环境

4.3 案例演示2

接下来演示同个pod中多个容器共享这个数据卷：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod2
spec:
  containers:
  - image: hub.kaikeba.com/java12/myapp:v1 #容器1
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  - name: test-1
    image: hub.kaikeba.com/java12/busybox:v1 #容器2
    command: ["/bin/sh","-c","sleep 3600s"]
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache # 这个挂载到容器的目录是可以不一样的
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {
    
    }

同一个卷挂载到容器的目录是可以不一样的

依次登录到两个容器上：
test-1容器挂载的目录是 /em

test-container容器挂载的目录是/cache

在test-container容器 /cache 中创建一个文件：

发现 test-1容器 /em 目录下也有该文件：

5. HostPath

5.1 介绍

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：

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 卷。

总结：简单来说就是把宿主机上的文件或目录挂载到容器中

5.2 案例演示

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  containers:
  - image: hub.kaikeba.com/java12/myapp:v1
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    hostPath: # 唯一变化在这，之前空目录是emptyDir
      path: /data # 宿主机的挂载路径
      type: Directory # 挂载的一些校验行为，可以不填

会发现容器一直在创建中，查看一下pod

因为type设置为Directory，所以会检查宿主机上的目录是否存在
我们master节点上是有该目录的，但是pod是不可能部署在master节点的
根本原因就是该pod所部署的node节点上没有该目录

删除重新创建，比较快

看到该pod部署在node1节点上的，现在我们在node1节点上创建文件

总结：HostPath可以把宿主机的文件挂载到容器内部

6. NFS网络存储

这里我们演示数据卷挂载网络存储，nfs服务器搭建比较容易，就用nfs演示。

6.1 搭建nfs服务器

NFS服务器搭建与配置

nfs就是一个网络文件存储服务器，装完nfs之后，共享一个目录，其他的服务器就可以通过这个目录挂载到本地了，在本地写到这个目录的文件，就会同步到远程服务器上，实现一个共享存储的功能，一般都是做数据的共享存储，比如多台web服务器，肯定需要保证这些web服务器的数据一致性，那就会用到这个共享存储了，要是将nfs挂载到多台web服务器上，网站根目录下，网站程序就放在nfs服务器上，这样的话，每个网站，每个web程序都能读取到这个目录，一致性的数据，这样的话就能保证多个节点，提供一致性的程序了。

1）单独拿一台服务器做nfs服务器，我们这里先搭建一台NFS服务器用来存储我们的网页根目录

yum install nfs-utils -y
systemctl start nfs-server

已经安装好并启动了

2）配置共享文件目录，让其他服务器能挂载这个目录，编辑配置文件：

mkdir /opt/k8s # 创建共享目录
vim /etc/exports # 编辑配置文件

配置文件格式：共享目录的路径允许访问的NFS客户端（共享权限参数）

/opt/k8s 192.168.66.0/24(rw,no_root_squash)

rw：可读写的权限

ro：只读的权限

no_root_squash：登入NFS主机，使用该共享目录时相当于该目录的拥有者，如果是root的话，那么对于这个共享的目录来说，他就具有root的权限，这个参数『极不安全』，不建议使用

systemctl reload nfs  #重新加载NFS服务，使配置文件生效

3）客户端节点挂载测试
找个节点去挂载测试一下,客户端也需要安装nfs

#其他节点也需要安装nfs
yum install nfs-utils -y
mount -t nfs 192.168.66.13:/opt/k8s /mnt # 挂载远程nfs目录
cd /mnt
df -h #检查
touch a.txt

其他两个node节点也都安装了nfs：

测试挂载

在nfs服务器上创建一个文件，然后在node1节点上查看

6.2 pod挂载nfs案例演示

nfs 卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。不像 emptyDir 那样会在删除 Pod 的同时也会被删除，nfs 卷的内容在删除 Pod 时会被保存，卷只是被卸载。这意味着 nfs 卷可以被预先填充数据，并且这些数据可以在 Pod 之间共享。

注意：在使用 NFS 卷之前，你必须运行自己的 NFS 服务器并将目标 share 导出备用。

# mkdir wwwroot
# vim nfs.yaml
apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: hub.kaikeba.com/java12/myapp:v1
        volumeMounts: # 容器挂载数据卷
        - name: wwwroot
          mountPath: /usr/share/nginx/html # 挂载到容器指定目录
        ports:
        - containerPort: 80
      volumes: # 申明数据卷
      - name: wwwroot
        nfs: #注意这里使用nfs进行挂载
          server: 192.168.66.13 #nfs服务器地址
          path: /opt/k8s/wwwroot #挂载nfs服务器上哪个地址
---
apiVersion: v1
kind: Service # 创建service
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort # 直接开启物理机端口，对外提供服务