volumes

2024年11月13日

柏拉文

越努力，越幸运

一、volumes

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1.1 认识

在 Kubernetes 中，volumes 是用于在容器中挂载存储的抽象，帮助容器实现数据共享、持久化以及配置文件的管理等功能。通过 volumes，可以将配置文件等内容以只读方式共享给容器，确保这些文件不会被修改。

1.2 语法

volumes:
  - name: config-volume // ConfigMap 卷类型，将配置文件以键值对的方式存储，并挂载到 Pod 的文件系统中。共享配置文件等无需修改的内容，将 ConfigMap 挂载为只读卷即可。
    configMap:
      name: my-config
  - name: secret-volume // Secret 卷类型， 类似 ConfigMap，用于存储敏感信息（如密码、密钥），并以加密形式存储。将敏感信息作为只读配置挂载到容器，防止篡改。
    secret:
      secretName: my-secret
  - name: shared-temp // emptyDir 卷类型， 为同一 Pod 中的多个容器共享临时存储，生命周期与 Pod 相同。用于共享临时数据，如日志或临时文件。
    emptyDir: {}
  - name: persistent-storage // persistentVolumeClaim 卷类型， 连接到 Persistent Volume，实现持久存储。用于在 Pod 重启后仍需保留的数据，适合持久化存储。
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

1.3 生命周期

Pod volume 的生命周期与 Pod 绑定:

1. 当 Pod 被删除时，Volume 也会被清理

2. 某些 Volume 类型（如 PersistentVolume）可以独立于 Pod 存在，允许数据跨 Pod 保留。

二、Volume 类型: NFS

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2.1 认识

NFS 类型: 挂载网络文件存储。适用于多 Pod 共享存储或大型分布式系统。通过 NFS Volume， 可以将很多应用的存储放到统一的一个地方。

2.2 语法

volumes:
- name: nfs-storage
  nfs:
    server: 192.168.1.100
    path: /exported-path

2.3 部署 NFS Volume

在 CentOS ARM64 架构虚拟机上，使用 Kubernetes 实现 Pod 的 NFS Volume 挂载，可以按照以下步骤进行配置和操作。

1. 安装 NFS 工具: 在 Master 节点和 Worker Node 节点安装 NFS 工具

sudo yum update -y
sudo yum install -y nfs-utils

2. 创建 NFS 共享目录: 在 Master 节点创建共享目录

sudo mkdir -p /mnt/nfs_share
sudo chown -R nobody:nobody /mnt/nfs_share
sudo chmod 755 /mnt/nfs_share

3. NFS 共享目录配置: Master 节点编辑 /etc/exports 文件，添加共享配置

# 1. 执行以下命令
sudo vim /etc/exports

# 2. 添加以下内容
/mnt/nfs_share *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)

4. 启动 NFS 共享服务: Master 节点启动 NFS 服务

sudo systemctl enable nfs-server --now
sudo systemctl start nfs-server

5. Master 节点检查共享是否生效

sudo exportfs -rv

6. Master 节点查看服务状态

sudo systemctl status nfs-server

2.4 应用 NFS Volume

一、Pod_NFS_Volume: 定义 Pod，并挂载 NFS PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nfs
spec:
  containers:
    - name: nginx-pod-nfs
      image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolawen/nginx:1.27.1-perl-linux-arm64
      ports:
        - containerPort: 80
      volumeMounts:
        - name: nfs-content
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: nfs-content
      nfs:
        server: k8s-master # Master 主机名
        path: /mnt/nfs_share

二、Pod_NFS_PVC: 定义 NFS 类型的 PVC， 然后 Pod 使用 PVC 挂载

# 创建 NFS Volume 的 PV
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    server: k8s-master # Master 主机名
    path: /mnt/nfs_share

# 定义 PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

# 定义 Pod， 并挂载 NFS PVC
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    volumeMounts:
    - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
      name: nfs-storage
  volumes:
  - name: nfs-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: nfs-pvc

三、Volume 类型: Secret

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3.1 认识

Secret 类型: 挂载敏感数据，如密码或令牌。适用于为容器提供安全的数据存储。

3.2 语法

volumes:
- name: secret-volume
  secret:
    secretName: my-secret

四、Volume 类型: emptyDir

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emptyDir 类型: Pod 启动时创建的临时目录，Pod 删除时数据清除。适用于短期数据存储或容器间数据共享。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: empty-dir-volume-demo
spec:
  volumes:
    - name: empty-dir-volume
      emptyDir: {}
  containers:
    - name: myapp
      image: busybox
      volumeMounts:
        - name: empty-dir-volume
          mountPath: /data/log
      command: ["cat", "/etc/config/config-file"]

五、Volume 类型: HostPath

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5.1 认识

hostPath 类型: 挂载主机节点上的指定目录到容器。适用于调试或访问节点上的特定资源。hostPath 是节点本地资源，Pod 调度到其他节点时无法访问同一个路径, 如果需要跨节点共享存储，建议使用网络存储（如 NFS 或 PersistentVolume）。 hostPath 直接访问宿主机文件系统，可能导致安全问题，需谨慎使用。

5.2 语法

volumes:
- name: host-storage
  hostPath:
    path: /data
    type: DirectoryOrCreate

• volumes.hostPath.path

• volumes.hostPath.type:

  • DirectoryOrCreate: 最常用的类型。如果路径不存在，Kubernetes 会自动创建目录。

5.3 场景

一、部署 Nginx 并通过 hostPath 挂载宿主机文件夹: 通过 hostPath 在 Kubernetes 中将宿主机的文件或目录挂载到 Pod 中的容器内，可以直接让容器访问宿主机的文件系统。

# 1. 创建 nginx-hostpath.yaml 文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-hostpath
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: nginx-content
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: nginx-content
    hostPath:
      path: /data/nginx-content
      type: DirectoryOrCreate

# 2. 创建宿主机目录: 在 Kubernetes 节点宿主机上执行以下命令创建挂载目录：

sudo mkdir -p /data/nginx-content
echo "Hello from hostPath!" | sudo tee /data/nginx-content/index.html

# 3. 部署 Pod 使用以下命令创建 Pod
kubectl apply -f nginx-hostpath.yaml

# 4. 访问 Nginx 服务:

kubectl get pod nginx-hostpath -o wide // 通过 Pod 的 IP 地址访问

curl http://<POD_IP> // 使用返回的 Pod IP

# 5. 验证文件更新: 在宿主机更新文件时，Pod 中的挂载路径也会自动反映更改。
sudo echo "Updated content from host!" > /data/nginx-content/index.html

# 6. 再次访问
curl http://<POD_IP>

六、Volume 类型: ConfigMap

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6.1 认识

ConfigMap 类型: 挂载配置文件数据。适用于将配置或非敏感数据注入容器。

6.2 语法

volumes:
- name: config-volume
  configMap:
    name: my-config

6.2 语法

volumes:
- name: config-volume
  configMap:
    name: my-config

七、Volume 类型: PersistentVolumeClaim (PVC)

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7.1 认识

PVC (PersistentVolumeClaim): 持久化存储，结合 PersistentVolume (PV) 使用，支持动态或静态存储分配。适用于需要持久化数据且独立于 Pod 生命周期。

7.2 语法

volumes:
- name: persistent-storage
  persistentVolumeClaim:
    claimName: my-pvc

八、Volume 类型: CSI (Container Storage Interface)

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8.1 认识

CSI (Container Storage Interface): 支持云提供商或第三方存储插件，支持动态卷管理。适用于需要灵活扩展的云存储解决方案。