K8s新手系列之Pod的基本存儲(chǔ)

概念

官方文檔：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-volume-storage/
卷：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/volumes/

容器的生命周期可能很短，會(huì)被頻繁地創(chuàng)建和銷毀。那么容器在銷毀時(shí)，保存在容器中的數(shù)據(jù)也會(huì)被清除。這種結(jié)果對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，在某些情況下是不樂(lè)意看到的。為了持久化保存容器的數(shù)據(jù)，kubernetes引入了Volume的概念。

Volume是Pod中能夠被多個(gè)容器訪問(wèn)的共享目錄，它被定義在Pod上，然后被一個(gè)Pod里的多個(gè)容器掛載到具體的文件目錄下，kubernetes通過(guò)Volume實(shí)現(xiàn)同一個(gè)Pod中不同容器之間的數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)。Volume的生命容器不與Pod中單個(gè)容器的生命周期相關(guān)，當(dāng)容器終止或者重啟時(shí)，Volume中的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

kubernetes的Volume支持多種類型，比較常見的有下面幾個(gè)：

簡(jiǎn)單存儲(chǔ)：EmptyDir、HostPath、NFS
高級(jí)存儲(chǔ)：PV、PVC
配置存儲(chǔ)：ConfigMap、Secret

基本存儲(chǔ)之EmptyDir

官方文檔：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/volumes/#emptydir

EmptyDir是在Pod被分配到Node時(shí)創(chuàng)建的，它的初始內(nèi)容為空，并且無(wú)須指定宿主機(jī)上對(duì)應(yīng)的目錄文件，因?yàn)閗ubernetes會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)目錄，當(dāng)Pod銷毀時(shí)，EmptyDir中的數(shù)據(jù)也會(huì)被永久刪除。使用在臨時(shí)緩存文件、中間計(jì)算結(jié)果（無(wú)需持久化）。

特點(diǎn)

Pod 創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建空目錄，Pod 刪除時(shí)數(shù)據(jù)清除。
數(shù)據(jù)僅存于 Pod 所在節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存或磁盤（可通過(guò)medium參數(shù)指定，默認(rèn)""表示節(jié)點(diǎn)默認(rèn)存儲(chǔ)，Memory表示內(nèi)存存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)易失）。
支持 Pod 內(nèi)多個(gè)容器共享數(shù)據(jù)。

EmptyDir使用場(chǎng)景

臨時(shí)緩存文件、中間計(jì)算結(jié)果（無(wú)需持久化）
例如：filebeat采集日志

EmptyDir實(shí)戰(zhàn)案例

示例：

# 定義清單文件
[root@master01 ~/volumes]# cat empty-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: empty-pod
spec:
  # 定義數(shù)據(jù)卷
  volumes:
  # 數(shù)據(jù)卷名稱
  - name: data-volume
    # volume的類型
    emptyDir: {}
  containers:
  - name: writer-busybox
    image: busybox
    command: ["/bin/sh", "-c"]
    args:
      - |
        echo "hello emptyDir" >> /data/hello.txt;
        sleep 3600
    # 指定掛載的數(shù)據(jù)卷
    volumeMounts:
      # 要掛載的數(shù)據(jù)卷名稱
    - name: data-volume
      # 掛載到容器內(nèi)部的路徑
      mountPath: /data
      # 是否只讀，false為可讀可寫，true為只讀
      readOnly: false
  - name: reader-busybox
    image: busybox
    command: ["/bin/sh", "-c"]
    args:
      - |
        cat /data/hello.txt;
        sleep 3600
    volumeMounts:
    - name: data-volume
      mountPath: /data
      readOnly: true

查看pod打印的日志

[root@master01 ~/volumes]# kubectl logs empty-pod reader-busybox
hello emptyDir

基本存儲(chǔ)之HostPath

官方文檔：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/volumes/#hostpath

EmptyDir中數(shù)據(jù)不會(huì)被持久化，它會(huì)隨著Pod的結(jié)束而銷毀，如果想簡(jiǎn)單的將數(shù)據(jù)持久化到主機(jī)中，可以選擇HostPath。

HostPath就是將Node主機(jī)中一個(gè)實(shí)際目錄掛在到Pod中，以供容器使用，這樣的設(shè)計(jì)就可以保證Pod銷毀了，但是數(shù)據(jù)依據(jù)可以存在于Node主機(jī)上。

特點(diǎn)

掛載節(jié)點(diǎn)上的本地文件或目錄（如/var/lib/data）到 Pod 中。
數(shù)據(jù)隨節(jié)點(diǎn)存在而保留，Pod 刪除后數(shù)據(jù)仍在節(jié)點(diǎn)上，但跨節(jié)點(diǎn)調(diào)度時(shí)無(wú)法共享。
需注意節(jié)點(diǎn)路徑權(quán)限（如使用hostPath.type指定路徑類型，如DirectoryOrCreate自動(dòng)創(chuàng)建目錄）。

HostPath實(shí)戰(zhàn)案例

# 定義清單文件
[root@master01 ~/volumes]# cat hostpath-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostpath-pod
spec:
  volumes:
  - name: hostpath
    hostPath:
      # 節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)位置
      path: /data/nginx/
      # 類型，文件夾不存在時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
      type: DirectoryOrCreate
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: hostpath
      mountPath: /usr/share/nginx/html

# 創(chuàng)建Pod
[root@master01 ~/volumes]# kubectl apply -f hostpath-pod.yaml
pod/hostpath-pod created

# 查看Pod調(diào)度到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上
[root@master01 ~/volumes]# kubectl get po hostpath-pod -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
hostpath-pod   1/1     Running   0          89s   100.95.185.242   node02   <none>           <none>

前往node02節(jié)點(diǎn)上查看

# 發(fā)現(xiàn)目錄已經(jīng)創(chuàng)建成功了
[root@node02 ~]# stat /data/nginx/
  File: /data/nginx/
  Size: 4096            Blocks: 8          IO Block: 4096   directory
Device: fd00h/64768d    Inode: 1441794     Links: 2
Access: (0755/drwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2025-05-11 12:52:34.507395315 +0800
Modify: 2025-05-11 12:51:28.658324447 +0800
Change: 2025-05-11 12:51:28.658324447 +0800
 Birth: 2025-05-11 12:49:08.272029814 +0800

# 寫入一個(gè)文件進(jìn)行訪問(wèn)測(cè)試
[root@node02 ~]# echo I am huangsir > /data/nginx/index.html
[root@node02 ~]# cat /data/nginx/index.html
I am huangsir

# 訪問(wèn)nginx，發(fā)現(xiàn)綁定成功
[root@node02 ~]# curl 100.95.185.242
I am huangsir

hostPath中type的可用值

DirectoryOrCreate：如果在給定路徑上什么都不存在，那么將根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建空目錄，權(quán)限設(shè)置為 0755，具有與 kubelet 相同的組和屬主信息。
Directory：在給定路徑上必須存在的目錄。
FileOrCreate：如果在給定路徑上什么都不存在，那么將在那里根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建空文件，權(quán)限設(shè)置為 0644，具有與 kubelet 相同的組和所有權(quán)。
File：在給定路徑上必須存在的文件。
Socket：在給定路徑上必須存在的 UNIX 套接字。
CharDevice：（僅 Linux 節(jié)點(diǎn)）在給定路徑上必須存在的字符設(shè)備。
BlockDevice：（僅 Linux 節(jié)點(diǎn)）在給定路徑上必須存在的塊設(shè)備。

基本存儲(chǔ)之NFS

官方文檔：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/storage/volumes/#nfs

HostPath依賴節(jié)點(diǎn)，如果Pod重啟之后調(diào)度到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，那么所依賴數(shù)據(jù)將不存在。

NFS可以解決這個(gè)問(wèn)題，

NFS存儲(chǔ)特點(diǎn)

掛載遠(yuǎn)程 NFS 服務(wù)器的共享目錄，支持跨節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)在 NFS 服務(wù)器，不依賴 Pod 或節(jié)點(diǎn)生命周期。

使用場(chǎng)景

多 Pod 共享數(shù)據(jù)（如分布式應(yīng)用的共享配置）。

NFS實(shí)戰(zhàn)案例

安裝NFS

首先我們需要安裝NFS，可以參考這篇文章：NFS搭建及使用

master節(jié)點(diǎn)安裝服務(wù)端

apt update -y
apt install -y nfs-kernel-server
# 檢查狀態(tài)
systemctl status nfs-kernel-server
# 創(chuàng)建共享目錄
mkdir -p /data/nfs/nginx
echo '/data/nfs/nginx 10.0.0.0/24(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)' >> /etc/exports
exportfs -ra
systemctl restart nfs-kernel-server

node節(jié)點(diǎn)安裝客戶端（可以不用操作）

apt update -y
apt install -y nfs-common
mkdir -p /data/nfs/nginx
# 掛載
mount -t nfs 10.0.0.30:/data/nfs/nginx /data/nfs/nginx
# 開機(jī)自啟動(dòng)掛載
echo 10.0.0.30:/data/nfs/nginx /data/nfs/nginx nfs defaults        0 0 >> /etc/fstab
# 檢查是否掛載成功
df -h | grep /data/nfs/nginx

創(chuàng)建Pod測(cè)試

# 定義資源文件
[root@master01 ~/volumes]# cat nfs-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-pod
spec:
  # 指定Pod調(diào)度到node01節(jié)點(diǎn)上
  nodeName: node01
  volumes:
  - name: nfs
    nfs:
      # nfs服務(wù)端的地址
      server: 10.0.0.30
      # 掛載nfs服務(wù)器的路徑
      path: /data/nfs/nginx
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: nfs
      mountPath: /usr/share/nginx/html

# 創(chuàng)建Pod
[root@master01 ~/volumes]# kubectl apply -f nfs-pod.yaml
pod/nfs-pod created

# 查看pod信息，發(fā)現(xiàn)調(diào)度到node01節(jié)點(diǎn)上，IP為100.117.144.145
[root@master01 ~/volumes]# kubectl get po nfs-pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP                NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nfs-pod   1/1     Running   0          16s   100.117.144.145   node01   <none>           <none>

配置測(cè)試內(nèi)容并訪問(wèn)測(cè)試

[root@master01 ~/volumes]#  echo nfs-server > index.html
# 訪問(wèn)測(cè)試
[root@master01 ~/volumes]# curl 100.117.144.145
nfs-server

再將Pod調(diào)度到node02節(jié)點(diǎn)上，測(cè)試訪問(wèn)內(nèi)容是否會(huì)發(fā)生變化

[root@master01 ~/volumes]# cat nfs-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-pod
spec:
  # 指定Pod調(diào)度到node02節(jié)點(diǎn)上
  nodeName: node02
  volumes:
  - name: nfs
    nfs:
      # nfs服務(wù)端的地址
      server: 10.0.0.30
      # 掛載nfs服務(wù)器的路徑
      path: /data/nfs/nginx
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: nfs
      mountPath: /usr/share/nginx/html

# 創(chuàng)建Pod，需要將上一步創(chuàng)建Pod刪除哦~
[root@master01 ~/volumes]# kubectl apply -f nfs-pod.yaml
pod/nfs-pod created

# 查看pod調(diào)度及IP
[root@master01 ~/volumes]# kubectl get po nfs-pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nfs-pod   1/1     Running   0          10s   100.95.185.244   node02   <none>           <none>

# 訪問(wèn)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容并沒(méi)有發(fā)生變化
[root@master01 ~/volumes]# curl 100.95.185.244
nfs-seerver