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Kubernetesvolumes简介

2017-04-08

Kubernetesvolumes简介,容器中的磁盘文件生命周期比较短暂,在一些比较复杂的容器应用中会产生一些问题。一、容器crash后,kubelet会重启该容器,但这些文件会丢失掉。

容器中的磁盘文件生命周期比较短暂,在一些比较复杂的容器应用中会产生一些问题。一、容器crash后,kubelet会重启该容器,但这些文件会丢失掉。二、pod中的多个容器经常需要共享文件。因此,Kubernetes的Volume应然而生,用于解决这些问题。

背景

在Docker中,也有volumes这个概念,volume只是磁盘上一个简单的目录,或者其他容器中的volume。生命周期也不受管理,并且直到最近他们都是基于本地后端存储的。Docker现在也提供了volume driver,但是现在来说功能也较弱(比如官网提到的Ceph volume driver,现在已经没有维护了)。

Kubernetes的volume,有着明显的生命周期——和使用它的pod生命周期一致。因此,volume生命周期就比运行在pod中的容器要长久,即使容器重启,volume上的数据依然保存着。当然,pod不再存在时,volume也就消失了。更重要的是,Kubernetes支持多种类型的volume,并且pod可以同时使用多种类型的volume。

内部实现中,volume只是一个目录,目录中可能有一些数据,pod的容器可以访问这些数据。这个目录是如何产生的,它后端基于什么存储介质,其中的数据内容是什么,这些都由使用的特定volume类型来决定。

要使用volume,pod需要指定volume的类型和内容(spec.volumes字段),和映射到容器的位置(spec.containers.volumeMounts字段)。

容器中的进程可以看到Docker image和volumes组成的文件系统。Docker image处于文件系统架构的root,任何volume都映射在镜像的特定路径上。Volume不能映射到其他volume上,或者硬链接到其他volume。容器中的每个容器必须堵路地指定他们要映射的volume。

Volume类型

Kubernetes支持很多种类的volume,包括:emptyDir、hostPath、gcePersistentDisk、awsElasticBlockStore、nfs、iscsi、flocker、glusterfs、rbd、cephfs、gitRepo、secret、persistentVolumeClaim、downwardAPI、azureFileVolume、azureDisk、vsphereVolume、Quobyte、PortworxVolume、ScaleIO。

emptyDir

当Pod被分配到一个Node上时,emptyDir volume就第一次被创建,只要Pod还运行在该Node上,该volume就一直存在。就像它名字里介绍的一样,它初始化时是空的。pod中的容器都能够完全读写emptyDir volume中相同文件,即使volume可能被映射到每个容器中不同的路径下。任何情况下,一旦pod从该Node上移除了,emptyDir volume中的数据就被永久删除了。注意:容器crash并不会在Node上删除pod,因此emptyDir volume中的数据依然是安全的。

emptyDir volume的使用场景有:

1) 临时空间,如基于磁盘的排序场景等;

2) 从crash中通过checkpointing做长时间的计算恢复;

默认的,emptyDir volume可以存储在任何后端介质之上——普通磁盘、ssd或网络存储,这都取决于你的环境。然而,你也可以设置emptyDir.medium字段为Memory,告诉Kubernetes映射tmpfs(基于RAM的文件系统)。tmpfs速度非常快,但要小心它和磁盘不同,一旦机器重启,tmpfs就会被清空,并且,tmpfs上写文件会受到容器内存的限制。

pod示例:

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: test-pd

spec:

containers:

- image: gcr.io/google_containers/test-webserver

name: test-container

volumeMounts:

- mountPath: /cache

name: cache-volume

volumes:

- name: cache-volume

emptyDir: {}

hostPath

hostPath volume映射node文件系统中的文件或者目录到pod里。大多数Pod都不需要这个功能,但对于一些特定的场景,该特性还是很有作用的。这些场景包括:

1) 运行的容器需要访问Docker内部结构:使用hostPath映射/var/lib/docker

2) 在容器中运行cAdvisor,使用hostPath映射/dev/cgroups

不过,使用这种volume要小心,因为:

1) 配置相同的pod(如通过podTemplate创建),可能在不同的Node上表现不同,因为不同节点上映射的文件内容不同

2) 当Kubernetes增加了资源敏感的调度程序,hostPath使用的资源不会被计算在内

3) 宿主机下创建的目录只有root有写权限。你需要让你的程序运行在privileged container上,或者修改宿主机上的文件权限。

pod示例:

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: test-pd

spec:

containers:

- image: gcr.io/google_containers/test-webserver

name: test-container

volumeMounts:

- mountPath: /test-pd

name: test-volume

volumes:

- name: test-volume

hostPath:

# directory location on host

path: /data

rbd

rbd卷可以将Rados Block Device设备映射到pod中。当Pod被移除时,emptyDir卷的内容会被清空,和emptyDir不同,rbd卷的内容还存在着,仅仅是卷被卸载掉而已。也就是说,rbd卷可以其上的数据一起,再次被映射,数据也可以在pod之间传递。

重要:在使用rbd卷之前,你必须先安装Ceph环境。

RBD的一个特性就是能够以只读的方式同时映射给多个用户使用。不幸的是,rbd卷只能被一个用户已可读写的模式映射——不能同时允许多个可写的用户使用。

查看RBD example获取更多细节。

cephfs

cephfs卷可以将已经存在的CephFS卷映射到pod中。与rbd卷相同,当pod被移除时,cephfs卷的内容还存在着,仅仅是卷被卸载掉而已。另外一点不同的是,CephFS可以同时以可读写的方式映射给多个用户。

查看CephFS example获取更多细节。

使用subPath

有时,可以在一个pod中,将同一个卷共享,使其有多个用处。volumeMounts.subPath特性可以用来指定卷中的一个子目录,而不是直接使用卷的根目录。

这里有一个使用LAMP栈(Linux Apache Mysql PHP)的pod示例,该pod使用了一个共享的卷。HTML内容映射在它的html子目录,而数据库则保存在它的mysql目录。

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: my-lamp-site

spec:

containers:

- name: mysql

image: mysql

volumeMounts:

- mountPath: /var/lib/mysql

name: site-data

subPath: mysql

- name: php

image: php

volumeMounts:

- mountPath: /var/www/html

name: site-data

subPath: html

volumes:

- name: site-data

persistentVolumeClaim:

claimName: my-lamp-site-data

资源

emptyDir或者hostPath卷的存储介质(磁盘,SSD等)取决于kubelet根目录(如/var/lib/kubelet)所处文件系统的存储介质。现在没有限制emptyDir或者hostPath卷能使用的空间大小,也没有对容器或者pod的资源隔离。

未来,我们期望emptyDir或者hostPath卷能够通过resource属性,来请求指定大小的空间,并且选择存储介质类型。

总结

Kubernetes的volume用于pod内部的数据存储,pod容器内部数据是可以共享的,其生命周期与所属pod生命周期相同。其用处一般是pod生命周期的临时数据存储等。

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