Kubernetes & Volume & Persistent Volume

一、Volume

Volume（存储卷）是Pod中能够被多个容器访问的共享目录。

Kubernetes的Volume概念、用途和目的与Docker的Volume比较类似，但两者不能等价。首先，Kubernetes中的Volume被定义在Pod上，然后被一个Pod里的多个容器挂载到具体的文件目录下；

其次，Kubernetes中的Volume与Pod的生命周期相同，但与容器的生命周期不相关，当容器终止或者重启时，Volume中的数据也不会丢失。

最后，Kubernetes支持多种类型的Volume，例如GlusterFS、Ceph等先进的分布式文件系统。

Volume的使用也比较简单，在大多数情况下，我们先在Pod上声明一个Volume，然后在容器里引用该Volume并挂载（Mount）到容器里的某个目录上。

Kubernetes提供了非常丰富的Volume类型，下面逐一进行说明。

1.emptyDir

一个emptyDir Volume是在Pod分配到Node时创建的。从它的名称就可以看出，它的初始内容为空，并且无须指定宿主机上对应的目录文件，因为这是Kubernetes自动分配的一个目录，当Pod从Node上移除时，emptyDir中的数据也会被永久删除。emptyDir的一些用途如下。

• ◎　临时空间，例如用于某些应用程序运行时所需的临时目录，且无须永久保留。
• ◎　长时间任务的中间过程CheckPoint的临时保存目录。
• ◎　一个容器需要从另一个容器中获取数据的目录（多容器共享目录）。

目前，用户无法控制emptyDir使用的介质种类。如果kubelet的配置是使用硬盘，那么所有emptyDir都将被创建在该硬盘上。Pod在将来可以设置emptyDir是位于硬盘、固态硬盘上还是基于内存的tmpfs上。

2.hostPath

hostPath为在Pod上挂载宿主机上的文件或目录，它通常可以用于以下几方面。

• ◎　容器应用程序生成的日志文件需要永久保存时，可以使用宿主机的高速文件系统进行存储。
• ◎　需要访问宿主机上Docker引擎内部数据结构的容器应用时，可以通过定义hostPath为宿主机/var/lib/docker目录，使容器内部应用可以直接访问Docker的文件系统。

在使用这种类型的Volume时，需要注意以下几点。

• ◎　在不同的Node上具有相同配置的Pod，可能会因为宿主机上的目录和文件不同而导致对Volume上目录和文件的访问结果不一致。
• ◎　如果使用了资源配额管理，则Kubernetes无法将hostPath在宿主机上使用的资源纳入管理。

3.gcePersistentDisk

使用这种类型的Volume表示使用谷歌公有云提供的永久磁盘（Persistent Disk，PD）存放Volume的数据，它与emptyDir不同，PD上的内容会被永久保存，当Pod被删除时，PD只是被卸载（Unmount），但不会被删除。需要注意的是，你需要先创建一个PD，才能使用gcePersistentDisk。

使用gcePersistentDisk时有以下一些限制条件。

• ◎　Node（运行kubelet的节点）需要是GCE虚拟机。
• ◎　这些虚拟机需要与PD存在于相同的GCE项目和Zone中。

4.awsElasticBlockStore

与GCE类似，该类型的Volume使用亚马逊公有云提供的EBS Volume存储数据，需要先创建一个EBS Volume才能使用awsElasticBlockStore。

使用awsElasticBlockStore的一些限制条件如下。

• ◎　Node（运行kubelet的节点）需要是AWS EC2实例。

• ◎　这些AWS EC2实例需要与EBS Volume存在于相同的region和availability-zone中。

• ◎　EBS只支持单个EC2实例挂载一个Volume。

5.NFS

使用NFS网络文件系统提供的共享目录存储数据时，我们需要在系统中部署一个NFS Server。

6.其他类型Volume

• ◎　iscsi：使用iSCSI存储设备上的目录挂载到Pod中。

• ◎　flocker：使用Flocker管理存储卷。

• ◎　glusterfs：使用开源GlusterFS网络文件系统的目录挂载到Pod中。

• ◎　rbd：使用Ceph块设备共享存储（Rados Block Device）挂载到Pod中。

• ◎　gitRepo：通过挂载一个空目录，并从Git库clone一个git repository以供Pod使用。

• ◎　secret：一个Secret Volume用于为Pod提供加密的信息，你可以将定义在Kubernetes中的Secret直接挂载为文件让Pod访问。Secret Volume是通过TMFS（内存文件系统）实现的，这种类型的Volume总是不会被持久化的

二、Persistent Volume

之前提到的Volume是被定义在Pod上的，属于计算资源的一部分，而实际上，网络存储是相对独立于计算资源而存在的一种实体资源。比如在使用虚拟机的情况下，我们通常会先定义一个网络存储，然后从中划出一个“网盘”并挂接到虚拟机上。Persistent Volume（PV）和与之相关联的Persistent Volume Claim（PVC）也起到了类似的作用。

PV可以被理解成Kubernetes集群中的某个网络存储对应的一块存储，它与Volume类似，但有以下区别。

• ◎　PV只能是网络存储，不属于任何Node，但可以在每个Node*问。

• ◎　PV并不是被定义在Pod上的，而是独立于Pod之外定义的。

• ◎　PV目前支持的类型包括：gcePersistentDisk、AWSElasticBlockStore、AzureFile、AzureDisk、FC（Fibre Channel）、Flocker、NFS、iSCSI、RBD（Rados Block Device）、CephFS、Cinder、GlusterFS、VsphereVolume、Quobyte Volumes、VMware Photon、Portworx Volumes、ScaleIO Volumes和HostPath

比较重要的是PV的accessModes属性，目前有以下类型。

• ◎　ReadWriteOnce：读写权限，并且只能被单个Node挂载。
• ◎　ReadOnlyMany：只读权限，允许被多个Node挂载。
• ◎　ReadWriteMany：读写权限，允许被多个Node挂载。

最后说说PV的状态。PV是有状态的对象，它的状态有以下几种。

• ◎　Available：空闲状态。
• ◎　Bound：已经绑定到某个PVC上。
• ◎　Released：对应的PVC已经被删除，但资源还没有被集群收回。
• ◎　Failed：PV自动回收失败。

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