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1、存储卷概述

由于容器本身是非持久化的，因此需要解决在容器中运行应用程序遇到的一些问题。首先，当容器崩溃时，kubelet将重新启动容器，但是写入容器的文件将会丢失，容器将会以镜像的初始状态重新开始；第二，在通过一个Pod中一起运行的容器，通常需要共享容器之间一些文件。Kubernetes通过存储卷解决上述的两个问题。

在Docker有存储卷的概念卷，但Docker中存储卷只是磁盘的或另一个容器中的目录，并没有对其生命周期进行管理。Kubernetes的存储卷有自己的生命周期，它的生命周期与使用的它Pod生命周期一致。因此，相比于在Pod中运行的容器来说，存储卷的存在时间会比的其中的任何容器都长，并且在容器重新启动时会保留数据。当然，当Pod停止存在时，存储卷也将不再存在。在Kubernetes支持多种类型的卷，而Pod可以同时使用各种类型和任意数量的存储卷。在Pod中通过指定下面的字段来使用存储卷：

spec.volumes：通过此字段提供指定的存储卷
spec.containers.volumeMounts：通过此字段将存储卷挂接到容器中

2、存储卷类型和示例

当前Kubernetes支持如下所列这些存储卷类型，并以hostPath、nfs和persistentVolumeClaim类型的存储卷为例，介绍如何定义存储卷，以及如何在Pod中被使用。

awsElasticBlockStore
azureDisk
azureFile
cephfs
configMap
csi
downwardAPI
emptyDir
fc (fibre channel)
flocker
gcePersistentDisk
gitRepo
glusterfs
hostPath
iscsi
local
nfs
persistentVolumeClaim
projected
portworxVolume
quobyte
rbd
scaleIO
secret
storageos
vsphereVolume

2.1 hostPath

hostPath类型的存储卷用于将宿主机的文件系统的文件或目录挂接到Pod中，除了需要指定path字段之外，在使用hostPath类型的存储卷时，也可以设置type，type支持的枚举值由下表。另外在使用hostPath时，需要注意下面的事项：

具有相同配置的Pod（例如：从同一个podTemplate创建的），可能会由于Node的文件不同，而行为不同。
在宿主机上创建的文件或目录，只有root用户具写入的权限。您要么在容器中以root身份运行进程，要么在主机上修改的文件或目录的权限，以便具备写入内容到hostPath的存储卷中。

值	行为
	空字符串（默认）是用于向后兼容，这意味着在挂接主机路径存储卷之前不执行任何检查。
`DirectoryOrCreate`	如果path指定目录不存在，则会在宿主机上创建一个新的目录，并设置目录权限为0755，此目录与kubelet拥有一样的组和拥有者。
`Directory`	path指定的目标必需存在
`FileOrCreate`	如果path指定的文件不存在，则会在宿主机上创建一个空的文件，设置权限为0644，此文件与kubelet拥有一样的组和拥有者。
`File`	path指定的文件必需存在
`Socket`	path指定的UNIX socket必需存在
`CharDevice`	path指定的字符设备必需存在
`BlockDevice`	在path给定路径上必须存在块设备。

下面是使用hostPath作为存储卷的YAML文件，此YAML文件定义了一个名称为test-pd的Pod资源。它通过hostPath类型的存储卷，将Pod宿主机上的/data挂接到容器中的/teset-pd目录。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/test-webserver
    name: test-container
    # 指定在容器中挂接路径
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  # 指定所提供的存储卷
  volumes:
  - name: test-volume
   <span style="color: #ff0000"> hostPath:
      # 宿主机上的目录
      path: /data
      # this field is optional
      type: Directory</span>

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2.2 NFS

在Kubernetes中，可以通过nfs类型的存储卷将现有的NFS（网络文件系统）到的挂接到Pod中。在移除Pod时，NFS存储卷中的内容被不会被删除，只是将存储卷卸载而已。这意味着在NFS存储卷总可以预先填充数据，并且可以在Pod之间共享数据。NFS可以被同时挂接到多个Pod中，并能同时进行写入。需要注意的是：在使用nfs存储卷之前，必须已正确部署和运行NFS服务器，并已经设置了共享目录。

下面是一个redis部署的YAML配置文件，redis在容器中的持久化数据保存在/data目录下；存储卷使用nfs，nfs的服务地址为：192.168.8.150，存储路径为：/k8s-nfs/redis/data。容器通过volumeMounts.name的值确定所使用的存储卷。

<span class="pln">apiVersion</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> apps</span><span class="pun">/</span><span class="pln">v1 </span><span class="com"># for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2</span><span class="pln">
kind</span><span class="pun">:</span> <span class="typ">Deployment</span><span class="pln">
metadata</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
  name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis
spec</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
  selector</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
    matchLabels</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
      app</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis
  revisionHistoryLimit</span><span class="pun">:</span> <span class="lit">2</span><span class="pln">
  </span><span class="kwd">template</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
    metadata</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
      labels</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
        app</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis
    spec</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
      containers</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
      </span><span class="com"># 应用的镜像</span><span class="pln">
      </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> image</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis
        name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis
        imagePullPolicy</span><span class="pun">:</span> <span class="typ">IfNotPresent</span><span class="pln">
        </span><span class="com"># 应用的内部端口</span><span class="pln">
        ports</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
        </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> containerPort</span><span class="pun">:</span> <span class="lit">6379</span><span class="pln">
          name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis6379
        env</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
        </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> ALLOW_EMPTY_PASSWORD
          value</span><span class="pun">:</span> <span class="str">"yes"</span><span class="pln">
        </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> REDIS_PASSWORD
          value</span><span class="pun">:</span> <span class="str">"redis"</span><span class="pln">   
        </span><span class="com"># 持久化挂接位置，在docker中 </span><span class="pln">
        volumeMounts</span><span class="pun">:</span><span class="pln">
        </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> redis</span><span class="pun">-</span><span class="pln">persistent</span><span class="pun">-</span><span class="pln">storage
          mountPath</span><span class="pun">:</span> <span class="str">/data
    </span><span class="str">  volumes:</span>
<span class="str">      # 宿主机上的目录</span>
<span class="str">      - name: redis-persistent-storage</span>
<span class="str">       <strong><span style="color: #ff0000"> nfs:</span></strong></span><strong><span style="color: #ff0000">
<span class="str">          path: /</span><span class="pln">k8s</span><span class="pun">-</span><span class="pln">nfs</span><span class="pun">/</span><span class="pln">redis</span><span class="pun">/</span><span class="pln">data</span>
<span class="pln">          server</span><span class="pun">:</span> <span class="lit">192.168</span><span class="pun">.</span><span class="lit">8.150</span></span></strong>

2.3 persistentVolumeClaim

persistentVolumeClaim类型存储卷将PersistentVolume挂接到Pod中作为存储卷。使用此类型的存储卷，用户并不知道存储卷的详细信息。

此处定义名为busybox-deployment的部署YAML配置文件，使用的镜像为busybox。基于busybox镜像的容器需要对/mnt目录下的数据进行持久化，在YAML文件指定使用名称为nfs的PersistenVolumeClaim对容器的数据进行持久化。

<span class="com"># This mounts the nfs volume claim into /mnt and continuously</span>
<span class="com"># overwrites /mnt/index.html with the time and hostname of the pod. </span><span class="pln">
apiVersion</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> v1
kind</span><span class="pun">:</span> <span class="typ">Deployment</span><span class="pln">
metadata</span><span class="pun">:</span><span class="pln">  
  name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> busybox</span><span class="pun">-</span><span class="pln">deployment
spec</span><span class="pun">:</span><span class="pln">  
  replicas</span><span class="pun">:</span> <span class="lit">2</span><span class="pln">  
  selector</span><span class="pun">:</span><span class="pln">    
    name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> busybox</span><span class="pun">-</span><span class="pln">deployment
  </span><span class="kwd">template</span><span class="pun">:</span><span class="pln">    
    metadata</span><span class="pun">:</span><span class="pln">      
      labels</span><span class="pun">:</span><span class="pln">        
        name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> busybox</span><span class="pun">-</span><span class="pln">deployment    
    spec</span><span class="pun">:</span><span class="pln">      
      containers</span><span class="pun">:</span><span class="pln">      
      </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> image</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> busybox        
        command</span><span class="pun">:</span><span class="pln">          
        </span><span class="pun">-</span><span class="pln"> sh          
        </span><span class="pun">-</span> <span class="pun">-</span><span class="pln">c          
        </span><span class="pun">-</span> <span class="str">"while true; do date > /mnt/index.html; hostname >> /mnt/index.html; sleep $(($RANDOM % 5 + 5)); done"</span><span class="pln">        
        imagePullPolicy</span><span class="pun">:</span> <span class="typ">IfNotPresent</span><span class="pln">        
        name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> busybox        
        volumeMounts</span><span class="pun">:</span><span class="pln">          
        </span><span class="com"># name must match the volume name below          </span>
        <span class="pun">-</span><span class="pln"> name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> nfs            
          mountPath</span><span class="pun">:</span> <span class="str">"/mnt"</span><span class="pln">     </span><span class="pln">
     volumes</span><span class="pun">:</span><span class="pln">      
     </span><span style="color: #ff0000"><span class="pun">-</span><span class="pln"> name</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> nfs        
       persistentVolumeClaim</span><span class="pun">:</span><span class="pln">          
         claimName</span><span class="pun">:</span><span class="pln"> nfs</span><span class="pun">-</span><span class="pln">pvc</span></span>

参考资料

1.《Volumes》地址：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes/

2.《nfs》地址：https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs

作者简介：
季向远，北京神舟航天软件技术有限公司产品经理。本文版权归原作者所有。

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