容器编排学习（五）卷的概述与存储卷管理

一卷

1 容器化带来的问题

容器中的文件在磁盘上是临时存放的，这给容器中运行的重要的应用程序带来一些问题

问题1：当容器崩溃或重启的时候，kubelet 会以干净的状态(镜像的状态)重启容器，容器内的历史数据会丢失

问题2：当容器被删除时 (k8s 没有停止容器的概念，只有创建、删除)，容器内的数据也会被一起清理

问题3：多个容器中有共享文件或目录的需求

2 卷是什么

卷是一个抽象化的存储设备

3 为什么使用卷

卷可以解决容器崩溃或重启后历史数据丢失的问题

卷可以解决容器或 Pod 被删除后数据持久保存的问题

卷可以解决在多个容器内共享数据的问题

Pod 可以同时使用任意数目的卷

4 k8s支持的卷的类型

持久卷：持久卷是集群中的存储资源，就像他的名字一样在里面存储的数据不会随着 Pod 的删除而丢失

临时卷：有些应用程序需要额外的存储，但并不关心数据在重启后是否仍然可用。卷会遵从 Pod 的生命周期，与 Pod一起创建和删除

投射卷：它允许您将多个现有卷源映射到同一个目录。通过将这些不同类型的卷源组合成一个统一的卷，可以更方便地管理和使用这些资源

Pod资源文件


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx

二持久卷

1 hostPath卷

hostPath 卷的本质是使用本地设备，例如磁盘、分区、目录、Socket、CharDevice 和 BlockDevice 等等。hostPath卷的可用性取决于底层节点的可用性，如果节点变得不健康那么 hostPath 卷也将不可被访问。
hostPath 卷里面的数据不会随着 Pod的结束而消失
注意事项：配置相同的 Pod，可能在不同的节点上表现不同因为不同节点上映射的文件内容不同

使用 hostPath 卷保存日志


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:                     # 卷定义
  - name: logdata              # 卷名称
    hostPath:                  # 资源类型
      path: /var/weblog        # 宿主机路径
      type: DirectoryOrCreate  # 目录不存在就创建
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    volumeMounts:                       # mount 卷
    - name: logdata                     # 卷名称
      mountPath: /usr/local/nginx/logs  # 容器内路径

type对应的类型

验证 hostPath 卷


[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE
web1   1/1     Running   0          45m   10.244.2.16    node-0002
 
[root@master ~]# curl http://10.244.2.16/
Nginx is running !
 
# 删除Pod ，日志数据也不会丢失
[root@master ~]# kubectl delete pod web1
pod "web1" deleted
 
# 来到 node 上查看日志
[root@node-0002 ~]# cat /var/weblog/access.log 
10.244.0.0 - - [27/Jun/2022:02:00:12 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 19 "-" "curl/7.29.0"

2 NFS卷

NFS存储

k8s中允许将 nfs 存储以卷的方式挂载到你的 Pod 中
在删除 Pod 时，nfs 存储卷会被卸载 (umount)，而不是被删除。nfs 卷可以在不同节点的 Pod 之间共享数据。

NFS卷的用途

NFS最大的功能就是在不同节点的不同 Pd 中共享读写数据。本地NFS的客户端可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。

名称	IP地址	配置
nfs	192.168.1.10	1CPU，1G内存

配置NFS服务


# 创建共享目录，并部署测试页面
[root@nfs ~]# mkdir -p /var/webroot
[root@nfs ~]# echo "nfs server" >/var/webroot/index.html
 
# 部署 NFS 服务
[root@nfs ~]# dnf install -y nfs-utils
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
/var/webroot    192.168.1.0/24(rw,no_root_squash)
[root@nfs ~]# systemctl enable --now nfs-server.service
#----------------------------------------------------------#
# 由于 Pod 是随机调度的，为了保证 NFS 存储卷可以正确加载，需要在所有 node 节点都安装 NFS软件工具包
[root@node ~]# dnf install -y nfs-utils

Pod调用NFS卷


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:
  - name: logdata
    hostPath:
      path: /var/weblog
      type: DirectoryOrCreate
  - name: website              # 卷名称
    nfs:                       # NFS 资源类型
      server: 192.168.1.10     # NFS 服务器地址
      path: /var/webroot       # NFS 共享目录
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    volumeMounts:
    - name: logdata
      mountPath: /usr/local/nginx/logs
    - name: website                     # 卷名称
      mountPath: /usr/local/nginx/html  # 路径
 
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE
web1   1/1     Running   0          12m   10.244.1.19    node-0001

访问验证 nfs 卷


[root@master ~]# curl http://10.244.1.19 
nfs server

三 PV/PVC

1 概述

PV 的全称是 Persistent Volume，是持久卷

PVC 的全称是 PersistentVolumeClaim，是持久卷声明

2 用途

存储的管理是一个与计算实例的管理完全不同的问题。管理员希望能提供一种通用的 API来完成Pod 对卷的部署管理与使用。PV/PVC就是为了满足这和需求而诞生的，PV/PVC的引入使集群具备了存储的逻辑抽象能力。

3 k8s支持的存储卷

-cephfs - - CephFS volume
-csi--fc - - 容器存储接口(CSI)
-fc - - Fibre Channel (FC) 存储
-hostPath - - HostPath 卷
-iscsi-iSCSI - - (SCSI over IP) 存储
-nfs - - 网络文件系统 (NFS)存储
-rbd -- Rados 块设备(RBD) 卷

4 使用PV/PVC

PV 是资源的提供者，根据集群的基础设施变化而变化，由K8s集群管理员配置

PVC是资源的使用者，根据业务服务的需求变化来配置，用户无需知道PV的技术细节，只需要声明你需求什么样的资源即可

PVC会根据用户声明的需求，自动找到 PV完成绑定

5 PV资源文件

PV资源文件（hostPath）


---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: pv-local
spec:
  volumeMode: Filesystem                  # 提供的资源类型 [Filesystem,Block]
  accessModes:                            # 存储卷能提供的访问模式
    - ReadWriteOnce                       # 卷支持的模式，支持多种
    - ReadOnlyMany                        # RWO,ROX,RWX,RWOP
  capacity:                               # 存储卷能提供的存储空间
    storage: 30Gi                         # 空间大小
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain   # 数据回收方式
  hostPath:                               # hostPath配置
    path: /var/weblog
    type: DirectoryOrCreate

PV资源文件（NFS）


---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:                       
  name: pv-nfs
spec:
  volumeMode: Filesystem                 # 提供 Fileststem 访问方式
  accessModes:                           # NFS 支持多种访问方式
    - ReadWriteOnce                      # RWO,ROX,RWX
    - ReadOnlyMany
    - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 20Gi                        # 提供的磁盘空间大小
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 数据手工回收
  mountOptions:                          # mount 的参数
    - nolock
  nfs:                                   # NFS配置
    server: 192.168.1.10                 # <NFS服务器IP地址>
    path: /var/webroot                   # <共享目录路径>

创建 PV


# 创建 PV
[root@master ~]# kubectl apply -f pv.yaml 
persistentvolume/pv-local created
persistentvolume/pv-nfs created
 
# 查看PV状态
[root@master ~]# kubectl get persistentvolume
NAME       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS       AGE
pv-local   30Gi       RWO            Retain           Available    2s
pv-nfs     20Gi       RWO,ROX,RWX    Retain           Available    2s

持久卷


[root@master ~]# vim pv.yaml
---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:
  name: pv-local
spec:
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 30Gi
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:
    path: /var/weblog
    type: DirectoryOrCreate
 
---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:                       
  name: pv-nfs
spec:
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
    - ReadOnlyMany
    - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 20Gi
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  mountOptions:
    - nolock
  nfs:
    server: 192.168.1.10
    path: /var/webroot
 
[root@master ~]# kubectl apply -f pv.yaml 
persistentvolume/pv-local created
persistentvolume/pv-nfs created
[root@master ~]# kubectl get persistentvolume
NAME       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS       AGE
pv-local   30Gi       RWO            Retain           Available    2s
pv-nfs     20Gi       RWO,ROX,RWX    Retain           Available    2s

6 PVC资源文件

持久卷声明


[root@master ~]# vim pvc.yaml
---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: pvc1
spec:                        # 定义需求 
  volumeMode: Filesystem     # 需要使用 Filesystem 的存储卷
  accessModes:
    - ReadWriteOnce          # 需要支持 RWO 的存储卷
  resources:
    requests:
      storage: 25Gi          # 最小磁盘需求
 
---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: pvc2
spec:
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 15Gi
 
[root@master ~]# kubectl apply -f pvc.yaml 
persistentvolumeclaim/pvc1 created
persistentvolumeclaim/pvc2 created
[root@master ~]# kubectl get persistentvolumeclaims 
NAME   STATUS   VOLUME     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
pvc1   Bound    pv-local   30Gi       RWO                           8s
pvc2   Bound    pv-nfs     20Gi       RWO,ROX,RWX                   8s

7 Pod调用PVC

映射PVC为卷

使用 PVC用户无需关心后端存储设备
系统会自动查找匹配

Pod 挂载 PVC


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:                   # 卷定义
  - name: logdata            # 卷名称
    persistentVolumeClaim:   # 通过PVC引用存储资源
      claimName: pvc1        # PVC名称
  - name: website            # 卷名称
    persistentVolumeClaim:   # 通过PVC引用存储资源
      claimName: pvc2        # PVC名称
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    volumeMounts:
    - name: logdata                      # PVC卷名称
      mountPath: /usr/local/nginx/logs   # 挂载路径
    - name: website                      # PVC卷名称
      mountPath: /usr/local/nginx/html   # 挂载路径

服务验证

创建 Pod 后访问查看


[root@master ~]# kubectl delete pods web1
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE
web1   1/1     Running   0          45m   10.244.2.16    node-0002
[root@master ~]# curl http://10.244.2.16 
nfs server

四存储卷管理

1 临时卷

configMap

<1> 概述

configMap 是一种临时卷

configMap 卷提供了向 Pod 注入配置数据的方法，允许你将配置文件与镜像分离，使容器化的应用具有可移植性。

configMap 在使用之前需要先创建它，configMap 不是用来保存大量数据的，在其中保存的数据不可超过 1 MiB。

<2> 用途

配置环境变量

修改配置文件的参数，数据库的地址等

<3> 修改系统时区

修改系统时区 01

创建 configMap 语法格式

kubectI create configmap 名称 [选项/参数]


# 使用命令创建 configMap
[root@master ~]# kubectl create configmap tz --from-literal=TZ="Asia/Shanghai"
configmap/tz created
 
# 使用资源对象文件创建
[root@master ~]# vim timezone.yaml
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: timezone
data:
  TZ: Asia/Shanghai
 
[root@master ~]# kubectl apply -f timezone.yaml
configmap/timezone created
 
[root@master ~]# kubectl get configmaps 
NAME               DATA   AGE
kube-root-ca.crt   1      9d
timezone           1      15s
tz                 1      50s

修改系统时区 02


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:
  - name: logdata
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc1
  - name: website
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc2
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    envFrom:              # 配置环境变量
    - configMapRef:       # 调用资源对象
        name: timezone    # 资源对象名称
    volumeMounts:
    - name: logdata
      mountPath: /usr/local/nginx/logs
    - name: website
      mountPath: /usr/local/nginx/html
 
[root@master ~]# kubectl delete pods web1
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl exec -it web1 -- date +%T
10:41:27

<4> nginx解析php

在 Pod 中增加 php 容器，与 nginx 共享同一块网卡

添加容器


# 在 Pod 中增加 php 容器，与 nginx 共享同一块网卡
[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:
  - name: logdata
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc1
  - name: website
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc2
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: timezone
    volumeMounts:
    - name: logdata
      mountPath: /usr/local/nginx/logs
    - name: website
      mountPath: /usr/local/nginx/html
  - name: php                            # 以下为新增加内容
    image: myos:php-fpm
    envFrom:                             # 不同容器需要单独配置时区
    - configMapRef:
        name: timezone
    volumeMounts:
    - name: website                      # 不同容器需要单独挂载NFS
      mountPath: /usr/local/nginx/html
 
[root@master ~]# kubectl delete pod web1
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web1   2/2     Running   0          5s
[root@master ~]# kubectl exec -it web1 -c nginx -- ss -ltun
Netid       State        Recv-Q       Send-Q             Local Address:Port       ... ...
tcp         LISTEN       0            128                      0.0.0.0:80         ... ...
tcp         LISTEN       0            128                    127.0.0.1:9000       ... ...

制作配置文件


# 使用 nginx 配置文件创建 configMap
[root@master ~]# kubectl cp -c nginx web1:/usr/local/nginx/conf/nginx.conf nginx.conf
[root@master ~]# vim nginx.conf
        location ~ \.php$ {
            root            html;
            fastcgi_pass    127.0.0.1:9000;
            fastcgi_index   index.php;
            include         fastcgi.conf;
        }
 
# 使用命令创建 configMap
[root@master ~]# kubectl create configmap nginx-php --from-file=nginx.conf 
configmap/nginx-php created

映射配置文件


[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
spec:
  volumes:
  - name: logdata
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc1
  - name: website
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc2
  - name: nginx-php     # 卷名称
    configMap:          # 引用资源对象
      name: nginx-php   # 资源对象名称
  containers:
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: timezone
    volumeMounts:
    - name: nginx-php                              # 卷名称
      subPath: nginx.conf                          # 键值（文件名称）
      mountPath: /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  # 路径
    - name: logdata
      mountPath: /usr/local/nginx/logs
    - name: website
      mountPath: /usr/local/nginx/html
  - name: php
    image: myos:php-fpm
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: timezone
    volumeMounts:
    - name: website
      mountPath: /usr/local/nginx/html

php解析验证


# 拷贝测试页面 s4/public/info.php
[root@ecs-proxy s4]# rsync -av public/info.php  192.168.1.10:/var/webroot/info.php
#---------------------------------------------------------------------------------#
[root@master ~]# kubectl delete pod web1 
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE
web1   2/2     Running   0          18s   10.244.3.17    node-0003

页面解析测试


[root@master ~]# curl http://10.244.3.17/info.php
<pre>
Array
(
    [REMOTE_ADDR] => 10.244.0.0
    [REQUEST_METHOD] => GET
    [HTTP_USER_AGENT] => curl/7.29.0
    [REQUEST_URI] => /info.php
)
php_host:   web1
1229

2 secret卷

<1> 概述

Secret 是一种临时卷

Secret 类似于 ConfigMap 但专门用于保存机密数据

在设置 Secret.data 字段时，所有键值都必须是经过base64编码的字符串

<2> 用途

配置一些需要加密的环境变量或文件(例如:https 证书)

访问需要认证登录的私有镜像仓库(例如: harbor 私有仓库)

<3> 语法格式

kubect creat secret 子类型名称 [选项/参数]

<4> 子类型

通用类型

kubect creat secret generic 名称 [选项/参数]

用于认证登录私有仓库的子类型

kubect creat secret docker-registry 名称 [选项/参数]

用于创建TLS证书的子类型

kubectl create secret tls 名称 [选项/参数]

<5> 登录私有仓库

仓库 harbor:443/myimg/httpd:latest需要认证
使用私有仓库中的镜像创建容器


# 创建需要登录私有仓库的资源对象
[root@master ~]# kubectl create secret docker-registry harbor-auth --docker-server=harbor:443 --docker-username="用户名" --docker-password="密码"
secret/harbor-auth created
 
[root@master ~]# kubectl get secrets harbor-auth -o yaml
apiVersion: v1
data:
  .dockerconfigjson: <经过加密的数据>
kind: Secret
metadata:
  name: harbor-auth
  namespace: default
  resourceVersion: "1558265"
  uid: 08f55ee7-2753-41fa-8aec-98a292115fa6
type: kubernetes.io/dockerconfigjson

<6> 登录认证私有仓库


[root@master ~]# vim web2.yaml 
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web2
spec:
  imagePullSecrets:                           # 引用 secret 数据
  - name: harbor-auth                         # 资源对象名称
  containers:
  - name: apache
    image: harbor:443/myimg/httpd:latest      # 使用私有仓库里的镜像
 
[root@master ~]# kubectl apply -f web2.yaml
pod/web2 created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web1   2/2     Running   0          33m
web2   1/1     Running   0          18m

3 emptyDir卷

<1> 概述

emptyDir 的本质是一个简单的空目录

emptyDir 可以提供临时空间，同一个 Pod 中容器也可以用来共享数据。案例:缓存服务器、数据统计分析、排序等

emptyDir 随 Pod 创建而创建，Pod 在该节点上运行期间一直存在。当 Pod 被从节点上删除时，临时卷中的数据也会被永久删除

重启 Pod中的容器不会造成 emptyDir 数据的丢失

<2> 临时空间


[root@master ~]# vim web2.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web2
spec:
  imagePullSecrets:
  - name: harbor-auth
  volumes:               # 卷配置
  - name: cache          # 卷名称
    emptyDir: {}         # 资源类型
  containers:
  - name: apache
    image: harbor:443/myimg/httpd:latest
    volumeMounts:            # 挂载卷
    - name: cache            # 卷名称
      mountPath: /var/cache  # 路径

<3> 验证配置

创建容器，验证配置


[root@master ~]# kubectl delete pod web2 
pod "web2" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web2.yaml 
pod/web2 created
[root@master ~]# kubectl exec -it web2 -- bash
[root@web2 html]# mount -l |grep cache
/dev/vda1 on /var/cache type xfs (rw,relatime,attr2)

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原文地址：https://blog.csdn.net/2301_79227925/article/details/132723947

容器编排学习（五）卷的概述与存储卷管理

一 卷

1 容器化带来的问题

2 卷是什么

3 为什么使用卷

4 k8s支持的卷的类型

Pod资源文件

二 持久卷

1 hostPath卷

使用 hostPath 卷保存日志

验证 hostPath 卷

2 NFS卷

NFS存储

NFS卷的用途

配置NFS服务

Pod调用NFS卷

访问验证 nfs 卷

三 PV/PVC

1 概述

2 用途

3 k8s支持的存储卷

4 使用PV/PVC

5 PV资源文件

PV资源文件（hostPath）

PV资源文件（NFS）

创建 PV

持久卷

6 PVC资源文件

持久卷声明

7 Pod调用PVC

四 存储卷管理

1 临时卷

configMap

<1> 概述

<2> 用途

修改系统时区 02

<4> nginx解析php

添加容器

2 secret卷

<1> 概述

<2> 用途

<3> 语法格式

<4> 子类型

<5> 登录私有仓库

仓库 harbor:443/myimg/httpd:latest需要认证

使用私有仓库中的镜像创建容器

<6> 登录认证私有仓库

3 emptyDir卷

<1> 概述

<2> 临时空间

<3> 验证配置

一卷

二持久卷

四存储卷管理