k8s学习-数据管理

在Docker中我们知道，要想实现数据的持久化（所谓Docker的数据持久化即数据不随着Container的结束而结束），需要将数据从宿主机挂载到容器中，常用的手段就是Volume数据卷。在K8S中，也提供了存储模型Volume，支持我们将应用中的数据持久化存储到容器中。

（1）学习Volume，以及Kubernetes如何通过Volume为集群中的容器提供存储；

（2）实践几种常用的Volume类型并理解它们各自的应用场景；

（3）学习Kubernetes如何通过 PersistentVolume和PersistentVolumeClaim分离集群管理员与集群用户的职责，并实践Volume的静态供给和动态供给。

1.1 使用K8S Volume

（1）emptyDir

作为K8S最基础的Volume类型，emptyDir提供了最基础的持久化方案，但是这个方案不怎么好。因为，emptyDir对于Pod来说并非持久的（它对于容器来说是持久化的），因为当Pod从节点删除时，Volume的内容也会被删除。但如果只是容器被销毁而Pod还在，则Volume不会受影响。

换句话说：emptyDirVolume的生命周期与Pod一致。鉴于此特性，不建议在实际中使用此类型Volume。

vi volume-demo.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: producer-consumer
spec:
  containers:
    - image: busybox
      name: producer
      volumeMounts:
        - mountPath: /producer_dir
          name: shared-volume
      args:
        - "/bin/sh"
        - "-c"
        - "echo 'hello world' > /producer_dir/hello; sleep 30000"
    - image: busybox
      name: consumer
      volumeMounts:
        - mountPath: /consumer_dir
          name: shared-volume
      args:
        - "/bin/sh"
        - "-c"
        - "cat /consumer_dir/hello; sleep 30000"
  volumes:
    - name: shared-volume
      emptyDir: {}

这里我们模拟了⼀个producer-consumer场景。Pod有两个容器producer和consumer，它们共享⼀个Volume。producer负责往Volume中写数据，consumer则是从Volume读取数据。

①文件最底部volumes定义了⼀个emptyDir类型的Volume shared-volume。

②producer容器将shared-volumemount到/producer_dir目录。

③producer通过echo将数据写到文件hello里。

④consumer容器将shared-volumemount到/consumer_dir目录。

⑤consumer通过cat从文件hello读数据。

[root@k8s-master ~]# vi volume-demo.yaml
[root@k8s-master ~]#  kubectl apply -f volume-demo.yaml
pod/producer-consumer created
[root@k8s-master ~]# kubectl get pod
NAME                                READY   STATUS              RESTARTS   AGE
producer-consumer                   0/2     ContainerCreating   0          5s
[root@k8s-master ~]# kubectl logs producer-consumer consumer
hello world

kubectl logs显示容器consumer成功读到了producer写入的数据，验证了两个容器共享emptyDir Volume。

emptyDir是Host上创建的临时目录，其优点是能够方便地为Pod中的容器提供共享存储，不需要额外的配置。

1.2 hostPath

相对于emptyDir，hotPath则克服了其生命周期的弱点，如果Pod被销毁，hostPath对应的目录还是会被保留。不过，如果一旦Host崩溃，hostPath也就无法访问了。因为，hostPath是将DockerHost文件系统中已经存在的目录mount给Pod的容器，所以会依赖于Host。

大部分应用都不会使用hostPath Volume，因为这实际上增加了Pod与节点的耦合，限制了Pod的使用。不过那些需要访问Kubernetes或Docker内部数据（配置文件和⼆进制库）的应用则需要使用hostPath。

1.3 外部Storage Provider

如果Kubernetes部署在诸如AWS、GCE、Azure等公有云上，可以直接使用云硬盘作为Volume。下面给出⼀个AWSElasticBlockStore的例子。

vi volume-demo1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: using-ebs
spec:
  containers:
    - image: busybox
      name: using-ebs
      volumeMounts:
        - mountPath: /test-ebs
          name: ebs-volume
  volumes:
    - name: ebs-volume
      awsElasticBlockStore:
        volumeID: <volume-id>  # Replace <volume-id> with the actual volume ID
        fsType: ext4

Kubernetes Volume也可以使用主流的分布式存储，比如Ceph、GlusterFS等。

1.4 PersistentVolume &PersistentVolumeClaim

PV是外部存储系统中的一块存储空间，由管理员创建和维护。与Volume一样，PV具有持久性，生命周期独立于Pod。

PVC则是对PV的申请（Claim），PVC通常由普通用户创建和维护。当需要为Pod分配存储资源的时候，用户就可以创建一个PVC，指明存储资源的容量大小和访问方式（比如ReadOnly）等信息，K8S会查找并提供满足条件的PV。

与K8S Volume一样，K8S PersistentVolume也支持多种类型的存储，比如NFS、AWS EBS、Ceph等等。

1.5 NFS PV的使用