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Kubernetes volumes简介

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容器中的磁盘文件生命周期比较短暂,在一些比较复杂的容器应用中会产生一些问题。一、容器 crash 后,kubelet 会重启该容器,但这些文件会丢失掉。二、pod 中的多个容器经常需要共享文件。因此,Kubernetes 的 Volume 应然而生,用于解决这些问题。

背景

在 Docker 中,也有 volumes 这个概念,volume 只是磁盘上一个简单的目录,或者其他容器中的 volume。生命周期也不受管理,并且直到最近他们都是基于本地后端存储的。Docker 现在也提供了 volume driver,但是现在来说功能也较弱(比如官网提到的 Ceph volume driver,现在已经没有维护了)。
Kubernetes 的 volume,有着明显的生命周期——和使用它的 pod 生命周期一致。因此,volume 生命周期就比运行在 pod 中的容器要长久,即使容器重启,volume 上的数据依然保存着。当然,pod 不再存在时,volume 也就消失了。更重要的是,Kubernetes 支持多种类型的 volume,并且 pod 可以同时使用多种类型的 volume。
内部实现中,volume 只是一个目录,目录中可能有一些数据,pod 的容器可以访问这些数据。这个目录是如何产生的,它后端基于什么存储介质,其中的数据内容是什么,这些都由使用的特定 volume 类型来决定。
要使用 volume,pod 需要指定 volume 的类型和内容(spec.volumes字段),和映射到容器的位置(spec.containers.volumeMounts字段)。
容器中的进程可以看到 Docker image 和 volumes 组成的文件系统。Docker image 处于文件系统架构的 root,任何 volume 都映射在镜像的特定路径上。Volume 不能映射到其他 volume 上,或者硬链接到其他 volume。容器中的每个容器必须堵路地指定他们要映射的 volume。

Volume 类型

Kubernetes 支持很多种类的 volume,包括:emptyDir、hostPath、gcePersistentDisk、awsElasticBlockStore、nfs、iscsi、flocker、glusterfs、rbd、cephfs、gitRepo、secret、persistentVolumeClaim、downwardAPI、azureFileVolume、azuRedisk、vsphereVolume、Quobyte、PortworxVolume、ScaleIO。

emptyDir

当 Pod 被分配到一个 Node 上时,emptyDir volume 就第一次被创建,只要 Pod 还运行在该 Node 上,该 volume 就一直存在。就像它名字里介绍的一样,它初始化时是空的。pod 中的容器都能够完全读写 emptyDir volume 中相同文件,即使 volume 可能被映射到每个容器中不同的路径下。任何情况下,一旦 pod 从该 Node 上移除了,emptyDir volume 中的数据就被永久删除了。 注意 :容器 crash 并不会在 Node 上删除 pod,因此emptyDir volume 中的数据依然是安全的。
emptyDir volume 的使用场景有:
1) 临时空间,如基于磁盘的排序场景等;
2) 从 crash 中通过 checkpointing 做长时间的计算恢复;
默认的,emptyDir volume 可以存储在任何后端介质之上——普通磁盘、ssd 或网络存储,这都取决于你的环境。然而,你也可以设置emptyDir.medium 字段为Memory,告诉 Kubernetes 映射 tmpfs(基于 RAM 的文件系统)。tmpfs 速度非常快,但要小心它和磁盘不同,一旦机器重启,tmpfs 就会被清空,并且,tmpfs 上写文件会受到容器内存的限制。
pod 示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}

hostPath

hostPath volume 映射 node 文件系统中的文件或者目录到 pod 里。大多数 Pod 都不需要这个功能,但对于一些特定的场景,该特性还是很有作用的。这些场景包括:
1) 运行的容器需要访问 Docker 内部结构:使用 hostPath 映射 /var/lib/docker
2) 在容器中运行 cAdvisor,使用hostPath 映射 /dev/cgroups
不过,使用这种 volume 要小心,因为:
1) 配置相同的 pod(如通过 podTemplate 创建),可能在不同的 Node 上表现不同,因为不同节点上映射的文件内容不同
2) 当 Kubernetes 增加了资源敏感的调度程序,hostPath 使用的资源不会被计算在内
3) 宿主机下创建的目录只有 root 有写权限。你需要让你的程序运行在 privileged container 上,或者修改宿主机上的文件权限。
pod 示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # directory location on host
      path: /data

rbd

rbd卷可以将 Rados Block Device 设备映射到 pod 中。当 Pod 被移除时,emptyDir卷的内容会被清空,和 emptyDir 不同,rbd卷的内容还存在着,仅仅是卷被卸载掉而已。也就是说,rbd卷可以其上的数据一起,再次被映射,数据也可以在 pod 之间传递。
重要:在使用 rbd 卷之前,你必须先安装 Ceph 环境。
RBD 的一个特性就是能够以只读的方式同时映射给多个用户使用。不幸的是,rbd卷只能被一个用户已可读写的模式映射——不能同时允许多个可写的用户使用。
查看 RBD example 获取更多细节。

cephfs

cephfs卷可以将已经存在的 CephFS 卷映射到 pod 中。与 rbd 卷相同,当 pod 被移除时,cephfs卷的内容还存在着,仅仅是卷被卸载掉而已。另外一点不同的是,CephFS 可以同时以可读写的方式映射给多个用户。
查看 CephFS example 获取更多细节。

使用 subPath

有时,可以在一个 pod 中,将同一个卷共享,使其有多个用处。volumeMounts.subPath特性可以用来指定卷中的一个子目录,而不是直接使用卷的根目录。
这里有一个使用 LAMP 栈(Linux Apache MySQL PHP)的 pod 示例,该 pod 使用了一个共享的卷。HTML 内容映射在它的 html 子目录,而数据库则保存在它的 mysql 目录。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-lamp-site
spec:
    containers:
    - name: mysql
      image: mysql
      volumeMounts:
      - mountPath: /var/lib/mysql
        name: site-data
        subPath: mysql
    - name: php
      image: php
      volumeMounts:
      - mountPath: /var/www/html
        name: site-data
        subPath: html
    volumes:
    - name: site-data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-lamp-site-data

资源

emptyDir或者 hostPath 卷的存储介质(磁盘,SSD 等)取决于 kubelet 根目录(如 /var/lib/kubelet)所处文件系统的存储介质。现在没有限制emptyDir 或者 hostPath 卷能使用的空间大小,也没有对容器或者 pod 的资源隔离。
未来,我们期望 emptyDir 或者 hostPath 卷能够通过 resource 属性,来请求指定大小的空间,并且选择存储介质类型。

总结

Kubernetes 的 volume 用于 pod 内部的数据存储,pod 容器内部数据是可以共享的,其生命周期与所属 pod 生命周期相同。其用处一般是 pod 生命周期的临时数据存储等。

Docker 中部署 Kubernetes http://www.linuxidc.com/Linux/2016-07/133020.htm

Kubernetes 集群部署  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/125770.htm

OpenStack, Kubernetes, Mesos 谁主沉浮  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-09/122696.htm

Kubernetes 集群搭建过程中遇到的问题及解决  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/125735.htm

Kubernetes 集群部署  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/125770.htm

Ubuntu 16.04 下安装搭建 Kubernetes 集群环境  http://www.linuxidc.com/Linux/2017-02/140555.htm

Ubuntu 上手动安装部署 Kubernetes 详细指南  http://www.linuxidc.com/Linux/2017-04/142514.htm

Kubernetes 的详细介绍:请点这里
Kubernetes 的下载地址:请点这里

本文永久更新链接地址:http://www.linuxidc.com/Linux/2017-04/142648.htm

正文完
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星锅
版权声明:本站原创文章,由 星锅 于2022-01-21发表,共计4211字。
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