Kubernetes中，兩種常見類型的Volume深度實(shí)踐

一.背景

存儲(chǔ)資源在所有計(jì)算資源中扮演著十分重要的角色，大部分業(yè)務(wù)場(chǎng)景下都有可能使用到各類存儲(chǔ)資源。在Kubernetes中，系統(tǒng)通過Volume對(duì)集群中的容器動(dòng)態(tài)或靜態(tài)提供存儲(chǔ)資源。通常情況下，我們可以認(rèn)為容器或者Pod的生命周期時(shí)短暫的，當(dāng)容器被銷毀時(shí)，容器內(nèi)部的數(shù)據(jù)也同時(shí)被清除。為了持久化保存容器的數(shù)據(jù)，Kubernetes引入了Volume，類似于Docker的Volume(Docker also has a concept of volumes, though it is somewhat looser and less managed. In Docker, a volume is simply a directory on disk or in another Container. Lifetimes are not managed and until very recently there were only local-disk-backed volumes. Docker now provides volume drivers, but the functionality is very limited for now)。這個(gè)Volume被某個(gè)Pod掛載之后，這個(gè)Pod里面的所有容器都能使用這個(gè)Volume。Kubernetes目前支持的volume類型可以參考文末官方資料。

二.兩種Volume使用舉例

2.1 emptyDir

emptyDir： emptyDir是最基礎(chǔ)的Volume類型。每個(gè)emptyDir Volume是主機(jī)上的一個(gè)空目錄,可以被Pod中所有的容器共享。它對(duì)于容器來(lái)說(shuō)是持久的，對(duì)于Pod則不是。刪除容器并不會(huì)對(duì)它造成影響，只有刪除整個(gè)Pod時(shí)，它才會(huì)被刪除，它的生命周期與所掛載的Pod一致。簡(jiǎn)而言之，emptyDir類型的Volume在Pod分配到Node上時(shí)被創(chuàng)建，Kubernetes會(huì)在Node主機(jī)上自動(dòng)分配一個(gè)目錄，因此無(wú)需指定Node主機(jī)上對(duì)應(yīng)的目錄文件。 這個(gè)目錄的初始內(nèi)容為空，當(dāng)Pod從Node上移除時(shí)，emptyDir中的數(shù)據(jù)會(huì)被永久刪除。emptyDir主要用于一些無(wú)需永久保留的數(shù)據(jù)，例如臨時(shí)目錄，多容器共享目錄等。我們通過實(shí)際案例來(lái)理解一下，Pod gysl的yaml如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gysl
spec:
  containers:
  - image: busybox
    name: gysl-01
    volumeMounts:
    - mountPath: /gysl-01
      name: gysl-volume
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - echo "This is a test file.">/gysl-01/test.gysl;sleep 20000

  - image: busybox
    name: gysl-02
    volumeMounts:
    - mountPath: /gysl-02
      name: gysl-volume
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - cat /gysl-02/test.gysl;sleep 20000

  volumes:
  - name: gysl-volume
    emptyDir: {}

創(chuàng)建Pod gysl，并查看相關(guān)信息：

[root@k8s-m k8s-volumes]# kubectl apply -f emptyDir.yaml
pod/gysl created
[root@k8s-m k8s-volumes]# kubectl get pod
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
gysl   2/2     Running   0          10m
[root@k8s-m k8s-volumes]# kubectl logs gysl gysl-02
This is a test file.

該例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)名為gysl的Pod，這個(gè)pod里面包含gysl-01和gysl-02兩個(gè)容器，這兩個(gè)容器同時(shí)掛載了名為gysl-volume的emptyDir，gysl-01的掛載點(diǎn)為/gysl-01，gysl-02的掛載點(diǎn)為gysl-02，容器gysl-01創(chuàng)建了一個(gè)test.gysl的文件，內(nèi)容為：“This is a test file.”在容器gysl-02中，成功顯示了gysl-01創(chuàng)建的文件的內(nèi)容。

2.2 hostPath

hostPath： hostPath的主要作用是將主機(jī)的文件或目錄掛載給Pod的容器使用，使得容器能以較為良好的性能來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。接下來(lái)我們以Pod gysl-hostpath為例來(lái)理解一下hostPath的相關(guān)概念，YAML文件如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gysl-hostpath
spec:
  nodeSelector: 
    role: test
  containers:
  - image: ubuntu:18.04
    name: gysl-hostpath-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /etc/gysl-test-01
      name: gysl-02
    - mountPath: /etc/gysl-test-02
      name: gysl-01
    - mountPath: /gysl-test-dir
      name: gysl-dir
    args:
    - /bin/bash
    - -c 
    - cat /etc/gysl-test-01 /etc/gysl-test-02;ls -l /gysl-test-dir;sleep 3600
  volumes:
  - hostPath: 
      path: /root/gysl-01
    name: gysl-01
  - hostPath:
      path: /root/gysl-02
    name: gysl-02
  - hostPath:
      path: /root/gysl-dir
    name: gysl-dir

在Node k8s-n1的/root目錄下創(chuàng)建如下文件和目錄：

[root@k8s-n1 ~]# ll
總用量 8
-rw-r--r-- 1 root root 16 11月 21 20:31 gysl-01
-rw-r--r-- 1 root root 16 11月 21 20:31 gysl-02
drwxr-xr-x 2 root root 51 11月 21 20:32 gysl-dir

兩個(gè)文件的內(nèi)容如下：

[root@k8s-n1 ~]# cat gysl-01
This is gysl-01
[root@k8s-n1 ~]# cat gysl-02
This is gysl-02

目錄gysl-dir的內(nèi)容如下：

[root@k8s-n1 ~]# ll gysl-dir/
總用量 12
-rw-r--r-- 1 root root 16 11月 21 20:32 gysl-01
-rw-r--r-- 1 root root 16 11月 21 20:32 gysl-02
-rw-r--r-- 1 root root 16 11月 21 20:32 gysl-03

給Node k8s-n1指定一個(gè)標(biāo)簽，apply 該P(yáng)od：

[root@k8s-m k8s-Volumes]# kubectl label node k8s-n1 role=test
node/k8s-n1 labeled
[root@k8s-m k8s-Volumes]# kubectl apply -f hostPath.yaml
pod/gysl-hostpath created
[root@k8s-m k8s-Volumes]# kubectl get pod -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE
gysl-hostpath   1/1     Running   0          17s   10.244.1.177   k8s-n1   <none>
[root@k8s-m k8s-Volumes]# kubectl logs gysl-hostpath
This is gysl-02
This is gysl-01
total 12
-rw-r--r-- 1 root root 16 Nov 21 12:32 gysl-01
-rw-r--r-- 1 root root 16 Nov 21 12:32 gysl-02
-rw-r--r-- 1 root root 16 Nov 21 12:32 gysl-03

這個(gè)例子中，我把名為gysl-02的hostPath文件掛載到了容器的文件/etc/gysl-test-01上，把名為gysl-01的hostPath文件掛載到了容器的文件/etc/gysl-test-02上，把名為gysl-dir的hostPath目錄掛載到了/gysl-test-dir下。通過logs命令，我們不難發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)已經(jīng)達(dá)成。

這種掛載方式比emptyDir更為持久，除非所在Node發(fā)生故障。不過，除了掛載一些配置文件/二進(jìn)制文件之外，一般不采用該類掛載方式，因?yàn)檫@樣的掛載操作增加了Pod文件與Node主機(jī)文件的耦合，不利于統(tǒng)一管理。

三.總結(jié)

3.1 在volume的配置過程中，涉及到具體掛載路徑的需要按照一定的規(guī)則來(lái)配置。例如：文件或目錄需要寫絕對(duì)路徑。不按照規(guī)則來(lái)配置，會(huì)出現(xiàn)以下報(bào)錯(cuò)：

Warning  Failed     8s (x3 over 20s)  kubelet, k8s-n1    Error: Error response from daemon: create ~/gysl: "~/gysl-dir" includes invalid characters for a local volume name, only "[a-zA-Z0-9][a-zA-Z0-9_.-]" are allowed. If you intended to pass a host directory, use absolute path

3.2 emptyDir和hostPath都是比較常見的兩種類型的volume，在使用時(shí)需要根據(jù)具體情況進(jìn)行配置。其他類型的volume可參考以上兩種類型及官方文檔進(jìn)行配置，相關(guān)官方文檔會(huì)在文末給出。

四.相關(guān)資料

5.1 Volumes基本概念

5.2 Kubernetes支持的Volume類型

5.3 文章涉及到的YAML文件