k8s之有状态服务部署基石（基础知识）

k8s之有状态服务部署基石（基础知识）
PV&PVC&HeadlessService

4.1、什么是无状态/有状态服务？

无状态服务：
1、没有实时的数据需要存储（即使有，也是静态数据）
2、服务集群网络中，拿掉一个服务后，一段时间后，加入这个服务，对服务集群没有任何影响。
比如：
目前开发应用程序（Java代码）
有状态服务：
1、有实时的数据需要存储
2、服务集群网络中，拿掉一个服务后，一段时间后，加入这个服务，对服务集群有一定的影响（数据完整性，一致性）
比如：
关系型数据库（mysql、sqlserver）

4.2、服务部署

4.2.1、无状态服务部署

kubernetes部署无状态服务，部署架构，形态：对于无状态服务部署的几个关键对象：Deployment、ReplicaSet、Pod.

4.2.2、有状态服务部署

在kubernetes中，服务部署的最小单元都是POD；对于部署有状态服务，必须对POD容器的数据存储做持久化处理。需要引入PV(persistent volume）PVC(persistent volume claim)、磁盘等存储器。

4.3、Volume 数据卷

https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/kubernetes-api/config-and-storage-resources/volume/#local-temporary-directory

4.3.1 数据卷结构

Volume数据卷生命周期：（volume数据卷是kubernetes资源对象，本身并不存储数据，而仅仅是提供把数据挂载到容器中的能力）
1、pod内部容器宕机，volume数据卷及数据不会丢失；
2、pod宕机，此时volume数据卷消失了，数据也丢失了，重建的pod无法找回数据了。

Volume 数据卷是Kubernetes抽象出来的一个资源对象，它本身不存储数据，它主要实现数据挂载（把不同存储介质中的数据给挂载到pod内部容器中）

4.3.2 数据卷的类型

4.3.3 本地挂载卷
1. emptyDir 数据卷空挂载方式
  
  验证：进入容器内部，发现有/cache目录，但是没有数据
  
  2)hostpath 磁盘挂载方式：
```
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
```
4.3.4 网络存储卷

1）首先自行安装一台nfs服务器。
2）yaml文件
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs
spec:
  containers:
  - image: harbor.hyz.com/library/mynginx:v1
    name: test-vo
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: test-nfs
  volumes:
  - name: test-nfs
    nfs:
      server: 192.168.211.13
      path: /data/harbor
```
4.3、configmap

4.3.1 什么是configmap?

ConfigMap是k8s提供的一个配置中心，类似于微服务架构中（nacos,zookeeper）配置中心服务，用来存储一些配置文件。
例如：
1、部署Redis服务，可以把redis.conf配置文件存储在configmap资源对象中；
2、部署mysql服务，可以把my.cnf配置文件存储在configmap资源对象中。
ConfigMap资源对象存储结构：key-value模式，key是关键字符，value可以是字符串，也可以是一个文件内容。

4.3.2 创建configmap
```
Examples:
# Create a new configmap named my-config based on folder bar
kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar

# Create a new configmap named my-config with specified keys instead of file basenames on disk
kubectl create configmap my-config --from-file=key1=/path/to/bar/file1.txt --from-file=key2=/path/to/bar/file2.txt

# Create a new configmap named my-config with key1=config1 and key2=config2
kubectl create configmap my-config --from-literal=key1=config1 --from-literal=key2=config2

# Create a new configmap named my-config from the key=value pairs in the file
kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar

# Create a new configmap named my-config from an env file
kubectl create configmap my-config --from-env-file=path/to/bar.env
```
1、根据目录创建
kubect create cm my-config-1 --from-file=/data/config
2、根据文件创建
kubectl create cm my-config-2 --from-file=/data/config/application.yml
3、根据字面量（key-value）创建
kubectl create cm my-config-3 --from-literal=key=value1 --from-literal=key2=value2

4.3.3 Pod服务引用

1)使用单个 ConfigMap 中的数据定义容器环境变量
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dapi-test-pod
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: harbor.hyz.com/library/mynginx:v1
      command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ]
      env:
        # 定义环境变量
        - name: SPECIAL_LEVEL_KEY
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              # ConfigMap 包含你要赋给 SPECIAL_LEVEL_KEY 的值
              name: special-config
              # 指定与取值相关的键名
              key: special.how
  restartPolicy: Never
```
经过测试：发现成功的把configmap中数据引入到环境变量中；

2)volume方式挂载：
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cm-volume
spec:
  containers:
  - image: harbor.hyz.com/library/mynginx:v1
    name: test-container
    command: [ "/bin/sh", "-c", "sleep 600s" ]
    volumeMounts:
      - name: config-volume
        mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-volume
      configMap:
        name: my-config-2
```
查看容器内部是否挂载成功：

my-config-2中的4个文件都挂载成功。

4.3.4 POD数据热更新

修改ConfigMap中的数据，pod服务能够马上察觉到。

4.4、Secret

4.4.1 Secret是什么？

Secret是kubernetes本地数据卷的一种，secret提供存储敏感数据的一种服务，用来把敏感存储secret对象中，保证服务的安全性。
具体作用：防止一些敏感数据直接保证服务镜像中；例如：token, 秘钥，密码等等。当pod需要这些数据的时候，动态的从secret资源对象中加载即可。

4.4.2 k8s认证方式

Secret有4种类型：
- Service Account ：用来访问Kubernetes API，由Kubernetes自动创建，并且会自动挂载到Pod的/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount目录中；
- Opaque ：base64编码格式的Secret，用来存储密码、密钥、信息、证书等，类型标识符为generic；
- kubernetes.io/dockerconfigjson ：用来存储私有docker registry的认证信息，类型标识为docker-registry。
- kubernetes.io/tls：用于为SSL通信模式存储证书和私钥文件，命令式创建类型标识为tls。
当我们采用rest风格访问k8s api时，需要携带一些鉴权信息，比如token\ca证书\账号密码等，之后每台Node节点会根据鉴权信息去master鉴权。

4.4.3 Secret使用
```
[root@k8s-master01 stateful]# echo -n "admin" | base64
YWRtaW4=
[root@k8s-master01 stateful]# echo -n "abcdefgh" | base64
YWJjZGVmZ2g=

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
type: Opaque
data:
  password: YWJjZGVmZ2g=
  username: YWRtaW4=
```
4.4.4 pod服务引用
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: secret-test
  labels:
    name: secret-test
spec:
  volumes:
    - name: secrets
      secret:
        secretName: mysecret
  containers:
  - image: harbor.hyz.com/library/mynginx:v1
    name: test-container
    volumeMounts:
    - name: secrets
      mountPath: "/etc/secrets"
      readOnly: true
```
验证：进入容器/etc/secrets目录下，打印username, password属性

确实是我们进行加密后的2个源字符串。

4.5、PV(persistent volume)

4.5.1 PV是什么？

Pv持久化数据卷，是用来让服务和存储介质解耦（让volume数据卷和底层的存储介质进行解耦，volume数据卷消失了，但是pv不会消失，pv和pod没有强关联，当pod被重构后，根据hostname不变性，从而可以再次找回数据，保证数据的不丢失），因此为了部署有状态服务，kubernetes抽象出来了一个PV持久化数据资源对象，k8s可以自由的控制这个资源对象，其作用就是屏蔽掉底层复杂的存储介质的操作，使得kubernetes管理持久化的数据卷更加高效，简单。

4.5.2 pv原理

企业中服务部署需要存储数据：前期规划数据大小，需要多少存储空间？？然后由运维帮助创建持久化数据卷，根据需求大小进行创建.

可以把pv对象看做一个一个虚拟存储块，是一种虚拟化的概念，在逻辑上实现对物理资源隔离，同时实现对底层物理存储介质的抽象，使得k8s更加方便的管理存储空间，想使用哪个存储块，由k8s实现自由的调度。

Pv是k8s抽象出来的资源对象，k8s自由控制自己的资源对象
Pv存储块是根据业务需求，事先由运维先规划，创建好存储块，项目需要，从存储块中获取数据即可。
问题：创建pod服务时候，需要存储数据，但是pv存储对象有上万个，pod应该是哪个pv存储块？

4.5.3 PVC匹配PV

Pvc(persistent volume claim) 持久化的数据卷声明卷，代理pod发送请求，帮助pod匹配一个合适的pv对象；

疑问：pvc是如何找到合适的pv资源对象?

创建pod服务的时候，存储数据，绑定一合适的pv对象：
1、向pvc发出请求，让pvc帮助我们选择一个合适的pv存储块
2、pvc发送申请请求，请求匹配一个合适的pv存储对象，匹配方式如下：
1）、访问大小
2）、访问方式

4.6 PV&PVC 案例

4.6.1 创建PV对象

1）创建Pv1
```
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv1
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    path: /opt/hyz
    server: 192.168.66.13
```
2)创建pv2
```
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv2
spec:
  capacity:
    storage: 7Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    path: /opt/hyz
    server: 192.168.66.13
```
4.6.2 创建Pod对象
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pv-pod
spec:
  containers:
  - image: harbor.hyz.com/library/mynginx:v1
    name: test-container
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
      - name: www
        mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: www
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-pvc
```
4.6.3 创建pvc对象
```
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    request:
      storage: 5Gi
```
4.6.4 挂载流程

4.7 headlessService

HeadlessService : 字面意思：无头服务，内涵含义：没有ip地址的Service; 也就是说对于有状态服务部署来说，使用的是headlessService, 不会给service分配ip地址;
HeadlessService作用就是把后端服务的ip地址暴露给前端，便于客户端使用。

4.8 storageClass

根据需求：创建pv存储块对象，可以想象：在开发中，需要大量的存储块，如果使用人工创建，非常低效，且没有含金量。
因此根据解放生产力指标：让pv按需动态创建，再也不需要人为的方式创建。使用storageclass实现pv对象动态创建。

Storageclass 动态创建pv存储块实现的部署方案：

要想实现pv按需动态创建,那必须先完成环境配置：
1、安装storageclass
2、安装persistent volume provisioner
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原文地址：https://www.cnblogs.com/process-h/p/16444957.html

PV&PVC&HeadlessService

4.1、什么是无状态/有状态服务？

4.2、服务部署

4.2.1、无状态服务部署

4.2.2、有状态服务部署

4.3、Volume 数据卷

4.3.1 数据卷结构

4.3.2 数据卷的类型

4.3.3 本地挂载卷

4.3.4 网络存储卷

4.3、configmap

4.3.1 什么是configmap?

4.3.2 创建configmap

4.3.3 Pod服务引用

4.3.4 POD数据热更新

4.4、Secret

4.4.1 Secret是什么？

4.4.2 k8s认证方式

4.4.3 Secret使用

4.4.4 pod服务引用

4.5、PV(persistent volume)

4.5.1 PV是什么？

4.5.2 pv原理

4.5.3 PVC匹配PV

4.6 PV&PVC 案例

4.6.1 创建PV对象

4.6.2 创建Pod对象

4.6.3 创建pvc对象

4.6.4 挂载流程

4.7 headlessService

4.8 storageClass