【Kubernetes】K8s 持久化存储方式

K8s 持久化存储方式

1.使用节点数据卷
2.使用网络数据卷
3.使用临时数据卷

由于容器是一种无状态的服务，所以容器中的文件在宿主机上表现出来的都是临时存放（当容器崩溃或者重启时，容器中的文件会丢失）。另外，Kubernetes 也需要在 Pod 之间实现数据共享。为了解决这些问题，Kubernetes 与 Docker 一样，也通过使用 数据卷 的方式来实现 数据持久化。

在 Kubernetes 中，数据卷具有明确的生命周期，该生命周期与 Pod 的生命周期相同。即使 Pod 中的容器崩溃或者重启了，其挂载的数据集依然存在。因此，Kubernetes 中数据卷的生命周期比 Pod 中运行的任何容器的生命同期都要长。Pod 中的容器可以访问挂载的数据卷、读写数据卷中的文件。

Kubernetes 允许 Pod 使用任意数据的数据卷，并支持各种类型的数据卷驱动程序。下面列举了 Kubernetes 支持的数据卷驱动程序。

类型	类型	类型	类型
`awsElasticBlockStore`（已弃用）	`azureDisk`（已弃用）	`azureFile`（已弃用）	`cephfs`（已弃用）
`cinder`（已弃用）	`configMap`	`downwardAPI`	`emptyDir`
`fc`（光纤通道）	`gcePersistentDisk`（已弃用）	`gitRepo` (已弃用)	`glusterfs`（已移除）
`hostPath`	`iscsi`	`local`	`nfs`
`persistentVolumeClaim`	`portworxVolume`（已弃用）	投射（`projected`）	`rbd`
`secret`	`vsphereVolume`（已弃用）

🚀 Kubernetes 支持多种类型的卷，详见《官方文档》。

要在 Kubernetes 中使用数据卷，则需要在 Pod 的描述文件中使用 spec.volumes 字段来指定数据卷的类型和挂载的目录，还需要使用 spec.containers.volumeMounts 字段来指定数据卷映射到容器的位置。

根据数据卷的挂载方式的不同，Kubernetes 中的数据卷分为：节点数据卷（Host PathVolume）、网络数据卷（NFS Volume）和 临时数据卷（EmptyDir Volume）。

1.使用节点数据卷

节点数据卷（HostPath Volume）是指，将 node 节点上的某个文件或者目录挂载到 Pod 中的一个数据卷。节点数据卷与 Docker 的数据卷类似 ------ 都把宿主机的目录挂载到容器下，因此要求在每个 node 节点上被挂载的目录必须存在。因为，Kubernetes 在创建 Pod 时，并不能确定将 Pod 分配到哪个 node 节点上。

下面来演示如何使用节点数据卷。

创建 Pod 的描述文件 hostdir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostdir-demo
spec:
  containers:
  - name: container-demo
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /demo-pod
      name: volume-demo
  volumes:
  - name: volume-demo
    hostPath:
      path: /tmp
      type: Directory

🚀 这里在创建 Pod 的同时创建了一个节点数据卷，实现了将宿主机上的 /tmp 目录挂载到容器内部的 /demo-pod 目录下。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

bash 复制代码

kubectl apply -f hostdir-demo.yaml

查看 Pod 的详细信息。

bash 复制代码

kubectl get pod -o wide

输出的信息如下。可以看到，Pod 被分配到 node01 节点上了。

进入 Pod 中的容器内。

bash 复制代码

kubectl exec -it hostdir-demo -c container-demo bash

查看 /demo-pod 目录下的内容。

bash 复制代码

ls /demo-pod/

在 node01 节点上删除 /tmp 目录下的内容，再次查看容器内的 /demo-pod 目录。这时会发现容器内挂载的文件也随之被删除了。

2.使用网络数据卷

网络数据卷（NFS Volume）能将网络文件系统 NFS 直接挂载到 Pod 中。在删除 Pod 时，网络数据卷不会同时被删除，只是被从挂载的 Pod 上卸载了。通过使用网络数据卷，可以在 Pod 被创建之前预先填充数据，这些数据可以在创建 Pod 时被直接传递给 Pod。

下面来演示如何使用节点数据卷，将把 master 节点作为 NFS Server 来使用。

执行以下命令在所有节点上安装并启动 NFS。

bash 复制代码

apt install -y nfs-kernel-server
systemctl enable nfs-server
systemctl start nfs-server
systemctl status nfs-server

在 master 节点上创建 /nfs 目录，并在该目录下生成一些测试文件。

bash 复制代码

mkdir /nfs
echo "<h1>Hello World and Hello NFS</h1>" > /nfs/index.html

在 master 节点上编辑 /etc/exports 文件，输入以下配置信息。该节点将作为 NFS Server。

bash 复制代码

echo "/nfs *(rw,sync,no_root_squash)" > /etc/exports

其中的参数说明如下。

/nfs：NFS 共享的目录。
*：可以访问所有的主机网段。
rw：可读写权限。如果是只读权限，则是 ro。
sync：数据传输采用同步方式。采用同步方式可以保障数据的安全性，但传输速度较慢。如果采用异步方式，则是 async。在异步方式下，数据传输效率高，但安全性差。
no_root_squash：NFS 服务共享目录的属性。如果用户是 root，则它对这个目录就有 root 的权限了。

❗ 重启 master 节点上的 NFS 服务。

bash 复制代码

systemctl restart nfs-kernel-server

创建 Pod 的描述文件 nfsdir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfsdir-demo
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - name: webroot
      mountPath: /usr/share/nginx/html
    ports:
    - containerPort: 80
  volumes:
  - name: webroot
    nfs:
      server: 172.30.1.2
      path: /nfs

🚀 这里通过使用网络数据卷将 NFS Server 上的目录挂载到了容器内部 /usr/share/nginx/html 目录下。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

bash 复制代码

kubectl apply -f nfsdir-demo.yaml

查看 Pod 的 IP 地址。

bash 复制代码

kubectl get pod -o wide

输出的信息如下：

使用 curl 命令访问 Pod IP 地址的 80 端口。

bash 复制代码

curl 192.168.0.6:80

将返回 Nginx 的首页，内容如下：

这里使用网络数据卷将事先准备好的 Nginx 首页 index.html 挂载到 Pod 容器的内部了。可以使用以下命令进入 Pod 容器的内部查看 usr/share/nginx/html 目录下的 index.html 文件。

bash 复制代码

kubectl exec -it nfsdir-demo -c nginx bash

3.使用临时数据卷

临时数据卷（EmptyDir Volume）是 Pod 生命周期中的一个临时目录。与其他数据卷所不同的是，当 Pod 的生命周期结束时（如 Pod 被删除），临时数据卷也会同时被删除。

利用临时数据卷，可以实现 Pod 内部多个容器之间的数据共享，也可以使用临时数据卷作为容器的临时目录来进行数据的缓存。

下面演示如何使用节点数据卷。

创建 Pod 的描述文件 emptydir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

yaml 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: emptydir-demo
spec:
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /usr/local/tomcat/logs
  - name: busybox
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["sh", "-c", "tail -f /logs/catalina*.log"]
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: app-logs
    emptyDir: {}

这里的 Pod 创建了两个容器：tomcat 容器和 busybox 容器。通过定义一个临时数据卷实现了 tomcat 容器的 /usr/ocal/tomcat/logs 目录与 busybox 容器的 /logs 目录的数据共享。这样就可以在 busybox 容器中使用 tail 命令来查看 tomcat 容器中的日志信息了。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

bash 复制代码

kubectl apply -f emptydir-demo.yaml

查看 Pod 信息。

进入 busybox 容器。

bash 复制代码

kubectl exec -it emptydir-demo -c busybox sh

查看 /logs/catalina.2022-02-03.log 文件的内容，如下图所示。

bash 复制代码

tail /logs/catalina.2024-08-25.log