目录
1:编写 Deployment 文件，实现 HostPath 挂载
七:PersistentVolumeclaim(PVc，持久卷声明)
一:Volume 的概念
对于大多数的项目而言，数据文件的存储是非常常见的需求，比如存储用户上传的头像、文件以及数据库的数据。在 Kubemnetes 中，由于应用的部署具有高度的可扩展性和编排能力(不像传统架构部署在固定的位置)，因此把数据存放在容器中是非常不可取的，这样也无法保障数据的安全
我们应该把有状态的应用变成无状态的应用，意思是指把数据从应用中剥离出来，把产生的数据文件或者缓存的信息都放在云端，比如常用的NFS(生产环境中不建议使用，因为存在单点故障，推荐使用分布式的存储或者公有云的 NAS 服务)、ceph、Glusterfs、Minio 等
在传统的架构中，如果要使用这些存储，需要提前在宿主机挂载，然后程序才能访问，在实际使用时，经常碰到新加节点忘记挂载存储导致的系列问题。而 Kubernetes 在设计之初就考虑了这些问题，并抽象出 Volume 的概念用于解决数据存储的问题
在容器中的磁盘文件是短暂的，当容器崩溃时，Kubectl 会重新启动容器，但是容器运行时产生的数据文件都会丢失，之后容器会以干净的状态启动。另外，当一个 Pod 运行多个容器时，各个容器可能需要共享一些文件，诸如此类的需求都可以使用 Volume 解决
Docker 也有卷的概念，但是在 Docker 中，卷只是磁盘上或另一个容器中的目录，其生命周期不受管理。虽然 Docker 已经提供了卷驱动程序，但是功能非常有限，例如从 Docker1.7版本开始，每个容器只允许一个卷驱动程序，并且无法将一些特殊的参数传递给后端存储
另一方面，Kubemetes 卷具有明确的生命周期，与使用他的 Pod 相同，因此在 Kubemetes 中的卷可以比,Pod 中运行的任何容器的生命周期都长,并且可以在容器重启或者销毁之后保留数据。Kubemnetes支持多种类型的卷，并且 Pod 可以同时使用任意数量的卷
从本质上讲，和虚拟机或者物理机一样，卷被挂载后，在容器中也只是一个目录，可能包含一些数据。Pod 中的容器也可以对其进行增删改查操作，使用方式和裸机挂载几乎没有区别。要使用卷也非常简单,和其他参数类似，Pod 只需要通过:spec.volumes 字段指定为Pod 提供的卷,然后在容器中配置块，使用.spec.containers.volumeMounts字段指定卷的挂载目录即可
二:Volume 的类型
在传统架构中，企业内可能有自己的存储平台，比如 NFS、ceph、GlusterFs、Minio 等。如果所在的环境在公有云，也可以使用公有云提供的 NAS、对象存储等。在 Kubernetes 中，Volume 也支持配置这些存储，用于挂载到 Pod 中实现数据的持久化。Kubernetes Volume 支持的卷的类型有很多
以下为常见的卷：
- CephFs
- GlusterFs
- ISCSI
- Cinder
- NFS
- RBD
- HostPath
当然也支持一些 Kubernetes 独有的类型：
| 类型 | 含义 |
|---|---|
| ConfigMap | 用于存储配置文件 |
| Secret | 用于存储敏感数据 |
| EmptyDir | 用于一个 Pod 内多个容器的数据共享 |
| PersistentVolumeclaim | 对PersistentVolume的申请 |
三:通过 emptyDir 共享数据
emptyDir 是一个特殊的 Volume 类型，与上述 Volume 不同的是，如果删除 Pod，EmptyDir 卷中的数据也将被删除，所以一般 emptyDir 用于 Pod 中不同容器共享数据，比如一个 Pod 存在两个容器A和容器 B，容器A需要使用容器B产生的数据，此时可以采用 emptyDir 共享数据，类似的使用如 Filebeat收集容器内程序产生的日志。
使用 emptyDir 卷时，直接指定 emptyDir 为{}即可
1:编写 emptyDir 的 Deployment 文件
| 字段 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
volumes |
定义 Pod 级别的存储卷，支持多种类型（如 NFS、emptyDir 等）。 | yaml<br>volumes:<br>- name: share-volume<br> emptyDir: {}<br> |
name (volumes) |
存储卷的唯一名称，供容器引用。 | name: share-volume |
volumeMounts |
在容器中指定挂载的卷及其路径。 | yaml<br>volumeMounts:<br>- name: share-volume<br> mountPath: /mnt<br> |
name (volumeMounts) |
引用 volumes 中定义的卷名称，必须一致。 |
name: share-volume |
mountPath |
容器内挂载的目标路径，需为绝对路径。 | mountPath: /mnt |
此案例会将 nginx01 中/opt 中的数据，共享给 nginx02 中的/mnt 目录
此部署文件创建一个 Deployment，采用 spec.volume 字段配置了一个名字为 share-volume、类型为 emptyDir 的 volume，同时里面包含两个容器 nginx81 和 nginx82，并将该 volume 挂载到了/opt 和/mnt 目录下，此时/opt 和/mnt 目录的数据就实现了共享。
默认情况下，emptyDir 支持节点上的任何介质，可以使 SSD、磁盘或是网络存储，具体取决于自身环境。可以将 emptyDir.medium 字段设置为 Memory,让 Kubernetes 使用 tmpfs(内存支持的文件系统),虽然 tmpfs 非常快，但是在节点重启时，数据同样会被清除，并且设置的大小会被记入 Container 的内存限制中。
2:部署该 Deployment
3：查看部署结果
4:登录 Pod 中的第一个容器
备注:
在该容器中的/opt 下创建一个文件，并到第二个容器中査看，是否是共享的目录
5:登录第 Pod 中的第二个容器查看/mnt 下的文件
注意
登录伤处后，此处可以使用 date 命令査看容器中的时间，会发现时间是不对的。是因为时区的问题，容器内使用的不是亚洲上海市区。导致时间不对。
6：删除此 Pod
四:使用 HostPath 挂载宿主机文件
HostPath 卷可以将节点上的文件或目录挂载到 Pod 上，用于实现 Pod 和宿主机之间的数据共享，常用的示例有挂载宿主机的时区至 Pod，或者将Pod 的日志文件挂载到宿主机等。
1:编写 Deployment 文件，实现 HostPath 挂载
以下为使用 HostPath 卷的示例，实现将主机的/etc/localtime 文件挂载到 Pod 的/etc/localtime
备注:
关于时区的设置是通过配置/etc/localtime 文件设置系统的时区，/etc/localtime 用于配置系统时区(此文件是一个链接文件，链接自/usr/share/zoneinfo/Asia/shanghai)
2:创建此 Pod
3:查看创建结果
4:测试挂载情况
在配置 HostPath 时，有一个 type 参数，用于表达不同的挂载类型，HostPath 卷常用的类型有：
| Type 参数 | 说明 | 使用场景 |
|---|---|---|
| 空字符串（默认） | 不进行任何检查，直接挂载指定路径。 | 已确保路径存在且类型正确，或需要最大灵活性的场景。 |
| DirectoryOnCreate | 若路径不存在，自动创建空目录（权限 0755，与 kubelet 相同）。 | 需要自动创建目录的场景（如临时日志目录）。 |
| Directory | 必须存在指定目录，否则 Pod 启动失败。 | 必须依赖宿主机特定目录（如配置文件目录）。 |
| FileOnCreate | 若路径不存在，自动创建空文件（权限 0644，与 kubelet 相同）。 | 需要自动创建文件的场景（如占位文件）。 |
| File | 必须存在指定文件，否则 Pod 启动失败。 | 必须依赖宿主机特定文件（如许可证文件）。 |
| Socket | 必须存在 UNIX 套接字文件，否则 Pod 启动失败。 | 与宿主机上的守护进程通过套接字通信（如 Docker 守护进程）。 |
| CharDevice | 必须存在字符设备文件，否则 Pod 启动失败。 | 访问宿主机字符设备（如 /dev/random）。 |
| BlockDevice | 必须存在块设备文件，否则 Pod 启动失败。 | 直接访问宿主机块设备（如磁盘分区）。 |
5：删除
五:挂载 NFS 至容器
1:安装 NFS
在所有的 Kubernetes 节点都要安装
2:设置共享目录(在 NFS 服务器上)
3：开启 nfs(在 NFS 服务器上)
4:编写 Deployment 文件，挂载 NFS
5:部署此 Pod
6:查看部署结果
7:登录容器查看挂载结果
六:PersistentVolume(PV,持久卷)
虽然 volume 已经可以接入大部分存储后端，但是实际使用时还有诸多的问题。比如:
当某个数据卷不再被挂载使用时，里面的数据如何处理?
如果想要实现只读挂载，要如何处理?
如果想要只能有一个 Pod 挂载，要如何处理?
如上所述，对于很多复杂的需求，volume 可能难以实现，并且无法对存储的生命周期进行管理。另一个很大的问题是，在企业内使用 kubernetes 的不仅仅是 kubernetes 管理员，可能还有开发人员、测试人员以及初学 kubernetes 的技术人员，对于 kubernetes 的 volume 或者相关存储平台的配置参数并不了解，所以无法自行完成存储的配置。
为此，kubernetes 引入了两个新的 API 资源:PersistentVolume(持久卷，简称 PV)和PersistentVolumeclaim(持久卷声明，简称PVC)。
PV是 kubernetes 管理员设置的存储，PVC 是对 PV 的请求，标识需要什么类型的 PV。他们同样是集群中的一类资源，但其生命周期比较独立，管理员可以单独对 PV 进行增删改査，不受 Pod 的影响，生命周期可能比挂载它的其他资源还要长。如果一个kubernetes 集群的使用者并非只有kubernetes 管理员,那么可以通过提前创建 PV,用以解决对存储概念不是很了解的技术人员对存储的需求。和单独配置 volume类似，PV 也可以使用 NFS、GFS、CEPH 等常见的存储后端，并且可以提供更为高级的配置，比如访问模式、空间大小以及回收策略等。目前 PV的提供方式有两种:静态或动态。静态PV 由管理员提前创建，动态PV 无需提前创建。
1.PV回收策略
当用户使用完卷时，可以从 API 中删除 PVC对象，从而允许回收资源。回收策略会告诉 PV 如何处理改卷。目前回收策略可以设置为 Retain、Recycle 和 Delete。静态PV默认的为 Retain，动态 PV 默认为 Delete
Retain: 保留,该策略允许手动回收资源,当删除 PVC 时,PV 仍然存在,PV 中的数据也存在。volume被视为已释放，管理员可以手动回收卷。
Recycle:回收，如果 volume 插件支持，Recycle 策略会对卷执行 rm -rf 清理该 PV，卷中的数据已经没了,但卷还在,使其可用于下一个新的 PVC,但是本策略将会被弃用,目前只有 NFS 和 HostPath支持该策略。
Delete:删除，如果 volume 插件支持，删除 PVC 时会同时删除 PV，PV 中的数据自然也就没了。动态卷默认为 Delete，目前支持 Delete 的存储后端包括 AWS EBS、GCE PD、Azure Disk、openstackCinder 等。
2.PV访问策略
在实际使用 PV 时，可能针对不同的应用会有不同的访问策略，比如某类 Pod 可以读写，某类 Pod 只能读，或者需要配置是否可以被多个不同的 Pod 同时读写等,此时可以使用 PV的访问策略进行简单控制,目前支持的访问策略如下:
Readwriteonce:单路(单节点)可读可写，可以被单节点以读写模式挂载，命令行中可以被缩写为 RWO。
ReadonlyMany:多路只读，可以被多节点以只读模式挂载，命令行中可以被缩写为 ROX。
ReadwriteMany:多路可读可写，可以被多个节点以读写模式挂载，命令行中可以被缩写为 RwX
ReadwriteoncePod:单节点只读可写，只能被一个 Pod 以读写的模式挂载，命令行中可以被缩写为 RWOP。
虽然 PV 在创建时可以指定不同的访问策略，但是也要后端的存储支持才行。比如一般情况下，大部分块存储是不支持 ReadWriteMany 的。
在企业内，可能存储很多不同类型的存储，比如 NFS、Ceph、GlusterFs 等，针对不同类型的后端存储具有不同的配置方式,这也是对集群管理员的一种挑战,因为集群管理员需要对每种存储都要有所了解。
3.Pv的配置方式
(1)静态配置
静态配置是手动创建 PV 并定义其属性,例如容量、访问模式、存储后端等。在这种情况下,Kubernetes管理员负责管理和配置 PV，然后应用程序可以使用这些PV。静态配置通常用于一些固定的存储后端，如NFS
(2)动态配置
动态配置允许 Kubernetes 集群根据 PVC 的需求自动创建 PV，在这种情况下，管理员只需为存储后端配置 storageclass，然后应用程序就可以通过 PVC 请求存储。Kubernetes 将自动创建与 PVC 匹配的PV，并将其绑定到 PVC上。这种方法使得存储管理更加灵活和可扩展，允许管理员在集群中动态添加、删除、和管理存储资源
4.基于 HostPath 的 PV
可以创建一个基于 HostPath 的 PV，和配置 NFS 的PV 类似，只需要配置 hostPath 字段即可，其它配置基本一致。
(1)在所有node节点创建主机目录
(2)编辑hostpath的yaml文件
hostPath:宿主机的路径，使用 hostPath 类型需要固定 Pod 所在的节点，防止 Pod 漂移造成数据丢失。
storageclassName 是一个用于标识 Storageclass 对象名称的标签。当你创建或配置PersistentVolumeclaim(PVc)时，可以指定storageclassName 来告诉 Kubernetes 你希望使用哪个 Storageclass 来配置存储。
5.基于NFS的PV
(1)提前准备好nfs服务
可以使用上一个案例的nfs
(2)创建一个基于NFS的PV
PV 目前没有 NameSpace 隔离，不需要指定命名空间，在任意命名空间下创建的PV 均可以在其他NameSpace使用
capacity:容量配置
volumeMode:卷的模式，目前支持 Filesystem(文件系统)和 Block(块)，其中 Block 类型需要后端存储支持，默认为文件系统。
accessModes:该PV的访问模式
storageclassName:PV的类，一个特定类型的PV只能绑定到特定类别的PVCpersistentVolumeReclaimPolicy:回收策略
mountoption:非必要，新版本中已经弃用
nfs:NFS 服务配置，包括以下两个选项
path:NFs 上的共享目录
server:NFs的IP地址
6.创建PV并查看结果
七:PersistentVolumeclaim(PVc，持久卷声明)
PVC 是其他技术人员在 kubernetes 上对存储的申请，他可以标明一个程序需要用到什么样的后端存储、多大的空间以及什么访问模式进行挂载。这一点和 Pod 的 Qos 配置类似，Pod 消耗节点资源，PVC 消耗 PV 资源，Pod 可以请求特定级别的资源(CPU和内存)，PVC可以请求特定的大小和访问模式的PV。例如申请一个大小为5G且只能被一个 Pod 只读访问的存储。
在实际使用时，虽然用户通过 PVC 获取存储支持，但是用户可能需要具有不同性质的 PV 来解决不同的问题，比如使用 SSD 硬盘来提高性能。所以集群管理员需要根据不同的存储后端来提供各种 PV，而不仅仅是大小和访问模式的区别，并且无须让用户了解这些卷的具体实现方式和存储类型，打扫了存储的解耦，降低了存储使用的复杂度。
接下来我们来看看如何让 PVC 和前面创建的 PV 绑定。PVC和 PV 进行绑定的前提条件是一些参数必须匹配，比如 accessModes、storageclassName、volumeMode 都需要相同,并且 PVC 的 storage 需要小于等于 PV 的 storage 配置。
1.PVC的创建
(1)为hostpath类型的pv创建PVC
storageclassName:存储类名称需要和对应的 PV 中的名称一致，PV 和 PVC 进行绑定并非是名字相同，而是 StorageclassName 相同且其他参数一致才可以进行绑定。
(2)为NFS类型的PV创建PVC
storageclassName:存储类名称需要和对应的PV中的名称一致
从上述两个简单的例子可以看出，PVC的定义和后端存储并没有关系。对于有存储需求的技术人员，直接定义 PVC即可绑定一块 PV，之后就可以供 Pod 使用，而不用去关心具体的实现细节大大降低了存储的复杂度。接下来我们看一下 PVC 如何提供给 Pod 使用。
2.PVC的使用
上述创建了 PV，并使用PVC与其绑定，现在还差一步就能让程序使用这块存储，那就是将 PVC挂载到 Pod。和之前的挂载方式类似，PVC的挂载也是通过 volumes 字段进行配置的，只不过之前需要根据不同的存储后端填写很多复杂的参数’而使用 PVC进行挂载时,只填写 PVC的名字即可，不需要再关心任何的存储细节，这样即使不是 Kubemetes 管理员，不懂存储的其他技术人员想要使用存储，也可以非常简单地进行配置和使用。比如我们将之前创建的 hostPath 类型的 PVC 挂载到 Pod 中，可以看到只需要配置一个 PersistentVolumeclaim 类型的 volumes，claimName 配置为 PVC 的名称即可:
(1)创建pod，绑定hostpath的PV
claimName:mypvc-hostpath 是基于 hastpath 创建的 PVC 的名字
(2)创建pod，绑定NFS的PV
claimName:mypvc-nfs 是基于NFS创建的PVC的名字
登录容器验证
