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資訊專欄INFORMATION COLUMN

Kubernetes中的Volume概念

libxd / 424人閱讀

摘要：背景中有的概念，其中對(duì)它的管理有點(diǎn)松散。鏡像是文件系統(tǒng)層次的根，任何被掛載到鏡像中的特定目錄上。中的每個(gè)容器必須獨(dú)立指定每個(gè)的位置。當(dāng)一個(gè)由于某種原因從節(jié)點(diǎn)上移除，中的數(shù)據(jù)也會(huì)被永久刪除。

容器中的磁盤文件是易失的，這給運(yùn)行在容器中的大型應(yīng)用帶來(lái)了一些麻煩。首先，當(dāng)一個(gè)容器崩潰，kubelet會(huì)重啟它，但是之前存儲(chǔ)的文件會(huì)丟失 - 容器以一個(gè)初始的狀態(tài)重建。第二，當(dāng)在一個(gè)Pod中運(yùn)行多個(gè)container，這些container之間常常需要共享文件。Kubernetes的Volume抽象解決了這些問(wèn)題。

背景

Docker中有Volumes的概念，其中對(duì)它的管理有點(diǎn)松散。在Docker中，一個(gè)volume就簡(jiǎn)單的是個(gè)磁盤或者其他容器中的目錄，它的生命周期是不被管理的，并且在最近的Docker版本中還只支持基于本地磁盤的volume。Docker最新版本已經(jīng)提供了volume驅(qū)動(dòng)，但是它的功能目前還非常有限（例如，Docker 1.7中每個(gè)容器只允許有一個(gè)volume驅(qū)動(dòng)，并且不能向volume傳參）。

Kubernetes的volume有一個(gè)顯式的生命周期 - 和持有它的Pod的生命周期相同。因此，一個(gè)volume比它所在Pod中的任何一個(gè)容器的生命周期都要長(zhǎng)，并且容器重啟后數(shù)據(jù)仍在。當(dāng)然了，如果一個(gè)Pod不存在了，它的volume也就不存在了。更重要的是，Kubernetes支持不同類型的volume，并且一個(gè)Pod可以同時(shí)使用多個(gè)類型的volume。

一個(gè)volume只是一個(gè)目錄，可能其中有一些數(shù)據(jù)，對(duì)于Pod中的容器是可訪問(wèn)的。這個(gè)目錄是哪兒來(lái)的，支撐它的介質(zhì)，以及它的內(nèi)容物，都是由使用的特定volume類型決定的。

要使用一個(gè)volume，一個(gè)Pod指定提供給它的那些volume（.spec.volumes字段）以及掛載到容器的位置（.soec.containers.volumeMounts字段）。

容器中的一個(gè)進(jìn)程，它看待文件系統(tǒng)是由Docker鏡像以及一個(gè)或多個(gè)volume組成的。Docker鏡像是文件系統(tǒng)層次的根，任何volume被掛載到鏡像中的特定目錄上。volume不能掛載到其他volume或者有到其他volume的硬鏈接（hard links）。Pod中的每個(gè)容器必須獨(dú)立指定mount每個(gè)volume的位置。

Volume的類型

Kubernetes支持多種volume類型：

awsElasticBlockStore

azureDisk

azureFile

cephfs

configMap

csi

downwardAPI

emptyDir

fc (fibre channel)

flocker

gcePersistentDisk

gitRepo (deprecated)

glusterfs

hostPath

iscsi

local

nfs

persistentVolumeClaim

projected

portworxVolume

quobyte

rbd

scaleIO

secret

storageos

vsphereVolume

awsElasticBlockStore

awsElasticBlockStore卷在Pod中掛載一個(gè)Amazon Web Services（AWS）EBS Volume。不同于emptyDir在Pod移除時(shí)做擦除，一個(gè)EBS卷的內(nèi)容一直保留，并且卷很少被卸載。這意味著一個(gè)EBS卷可以被預(yù)填充數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)可以在Pod間進(jìn)行傳遞。

重要：在使用之前你必須使用aws ec2 create-volume或者AWS API創(chuàng)建一個(gè)EBS卷。

使用一個(gè)awsElasticBlockStore卷時(shí)，有幾個(gè)限制：

Pod運(yùn)行的Node必須是一個(gè)AWS EC2實(shí)例

這些實(shí)例需要和EBS卷處于相同范圍（region）以及可用區(qū)域（availability-zone）

一個(gè)多帶帶的EC2實(shí)例只支持掛載一個(gè)EBS卷

創(chuàng)建一個(gè)EBS卷 
aws ec2 create-volume --availability-zone=eu-west-1a --size=10 --volume-type=gp2

要保證zone和k8s集群相同。（并需要檢查size以及EBS卷類型是否合理）

AWS EBS實(shí)例配置 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-ebs
spec:
  containerss:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-ebs
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    # This AWS EBS volume must already exist.
    awsElasticBlockStore:
      volumeID: 
      fsType: ext4
azureDisk

azureDisk用于將一個(gè)Microsoft Azure Data Disk掛載到一個(gè)Pod中。

更多細(xì)節(jié)敲這里。

emptyDir

一個(gè)emptyDir卷在Pod分配給Node時(shí)首次創(chuàng)建，并且只要Pod在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，它就一直存在。正如它的名字所說(shuō)，它初始是空的。Pod中的容器可以在一個(gè)emptyDir卷中讀寫到相同文件，盡管這個(gè)卷可以掛載到不同容器的相同或不同的路徑。當(dāng)一個(gè)Pod由于某種原因從節(jié)點(diǎn)上移除，emptyDir中的數(shù)據(jù)也會(huì)被永久刪除。

注意：一個(gè)容器崩潰并不會(huì)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移除所在Pod，因此在容器崩潰的條件下，emptyDir卷中的數(shù)據(jù)是安全的。

emptyDir的應(yīng)用場(chǎng)景：

臨時(shí)的空間，例如用于一個(gè)基于磁盤的merge sort

用于從崩潰恢復(fù)的長(zhǎng)時(shí)計(jì)算

保存一個(gè)內(nèi)容管理容器獲取的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)用于一個(gè)webserver容器對(duì)外提供服務(wù)

默認(rèn)情況下，emptyDir卷可以基于節(jié)點(diǎn)上的任何介質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ) - 可能是磁盤或者SSD或者網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，這取決于你的環(huán)境。你也可以設(shè)置emptyDir.medium字段為Memory，以告知Kubernetes為你掛載一個(gè)tmpfs（基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)）。不同于磁盤，tmpfs非?？?，并且tmpfs在節(jié)點(diǎn)重啟時(shí)會(huì)被擦除并且你寫入的數(shù)據(jù)量取決于你的容器內(nèi)存大小。

示例Pod 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    volumnMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volumne
    emptyDir: {}

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