2020-10-22

8. 老板 不加薪，我用了 这篇 加了 3K

在K8S中，容器本身是非持久化的，当容器崩溃后，kubelet将以镜像的初始状态重新启动容器，但是此时之前容器的数据已经丢失，我们该如何保护好容器的数据呢？

在同一Pod中的容器往往需要共享一些数据，此时我们又该如何实现呢？

这个时候就需要存储来解决这两个问题。

一、ConfigMap

undefined

ConfigMap功能在 Kubernetes1.2版本中引入，许多应用程序会从配置文件、命令行参数或环境变量中读取配置信息。 ConfigMap API给我们提供了向容器中注入配置信息的机制， ConfigMap可以被用来保存单个属性，也可以用来保存整个配置文件或者 JSON二进制大对象。

1.1 ConfigMap 的创建

① 使用目录创建

[root@master configmap]apple=8.0orange=3.5[root@master configmap]beef=55.0pork=28.0[root@master configmap]configmap/shop-config created[root@master configmap]NAME   DATA AGEshop-config 2  8s[root@master configmap][root@master configmap]

② 使用文件创建

[root@master configmap]tea=3.0coffee=4.0[root@master configmap]configmap/drink-config created[root@master configmap]

③ 使用字面值创建

使用文字值创建，利用 --from-literal参数传递配置信息，该参数可以使用多次，格式如下：

[root@master configmap]configmap/snacks-config created[root@master configmap]

1.2 使用 ConfigMap

使用 ConfigMap有三种方式，一种是通过环境变量的方式，直接传递 pod，另一种是通过在 pod的命令行下运行的方式，第三种是使用 volume的方式挂载入到 pod内。

① 使用 ConfigMap 来替代环境变量

[root@master configmap]apiVersion: v1kind: ConfigMapmetadata: name: animal-config namespace: defaultdata: cat: cute dog: lovely[root@master configmap]configmap/animal-config created[root@master configmap]apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: use-configmap-podspec: containers: - name: test-container  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ]  env:  - name: animal-config-cat   valueFrom:   configMapKeyRef:    name: animal-config    key: cat  - name: animal-config-coffee   valueFrom:   configMapKeyRef:    name: animal-config    key: dog  envFrom:  - configMapRef:   name: snacks-config restartPolicy: Never[root@master configmap]pod/use-configmap-pod created[root@master configmap]

② 用 ConfigMap 设置命令行参数

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: use--configmap-pod2spec: containers: - name: test-container  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  command: [ "/bin/sh", "-c", "echo $(animal-config-cat) $(animal-config-dog)" ]  env:  - name: animal-config-cat   valueFrom:   configMapKeyRef:    name: animal-config    key: cat  - name: animal-config-dog   valueFrom:   configMapKeyRef:    name: animal-config    key: dog restartPolicy: Never

③ 通过数据卷插件使用 ConfigMap

在数据卷里面使用这个 ConfigMap，有不同的选项。最基本的就是将文件填入数据卷，在这个文件中，键就是文件名，键值就是文件内容。

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: use-configmap-pod3spec: containers: - name: test-container  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  command: [ "/bin/sh", "-c", "ls /etc/config" ]  volumeMounts:  - name: config-volume  mountPath: /etc/config volumes: - name: config-volume  configMap:  name: animal-config restartPolicy: Never

1.3 ConfigMap 热更新

[root@master configmap]apiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: my-nginxspec: replicas: 1 template: metadata:  labels:  run: my-nginx spec:  containers:  - name: my-nginx  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  ports:  - containerPort: 80  volumeMounts:  - name: config-volume   mountPath: /etc/config  volumes:  - name: config-volume   configMap:   name: snacks-config[root@master configmap]deployment.extensions/my-nginx created[root@master configmap]NAME      READY STATUS RESTARTS AGEmy-nginx-bc7499bd8-hrgl9 1/1  Running 0   2s[root@master configmap]6.9[root@master configmap][root@master configmap]8.8

二、Secret

Secret 解决了密码、token、密钥等敏感数据的配置问题，而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者 Pod Spec中。Secret 可以以 Volume 或者环境变量的方式使用

Secret有三种类型：

  • Service Account：用来访问 Kubernetes API，由 Kubernetes自动创建，并且会自动挂载到 Pod的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount目录中
  • Opaque： base64编码格式的 Secert，用来存储密码、密钥等
  • kubernetes.io/dockerconfigjson：用来存储私有 docker registry的认证信息

2.1 Service Account

[root@master ~]ca.crt	namespace token

2.2 Opaque

Opaque类型的数据是一个 map类型，要求 value是 base64编码格式：

[root@master ~]YWRtaW4=[root@master ~]MWYyZDFlMmU2N2Rm

创建 Opaque类型的 secret:

[root@master secert]apiVersion: v1kind: Secretmetadata: name: mysecrettype: Opaquedata: username: YWRtaW4= password: MWYyZDFlMmU2N2Rm[root@master secert]secret/mysecret created[root@master secert]NAME     TYPE         DATA AGEmysecret    Opaque        2  93s

将 Secret 挂载到 Volume 中：

[root@master secert]apiVersion: v1kind: Podmetadata: labels: name: secret-test name: secret-testspec: volumes: - name: secrets secret:  secretName: mysecret containers: - image: hub.hc.com/library/myapp:v1 name: db volumeMounts: - name: secrets  mountPath: /etc/config[root@master secert]pod/secret-test created[root@master secert]//etc/config1f2d1e2e67dfadmin

将 Secret 导出到环境变量中：

[root@master secert]apiVersion: extensions/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: pod-deploymentspec: replicas: 2 template: metadata:  labels:  app: pod-deployment spec:  containers:  - name: pod-1  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  command: [ "/bin/sh", "-c", "env" ]  ports:  - containerPort: 80  env:  - name: TEST_USER   valueFrom:   secretKeyRef:    name: mysecret    key: username  - name: TEST_PASSWORD   valueFrom:   secretKeyRef:    name: mysecret    key: password[root@master secert]deployment.extensions/pod-deployment created

2.3 kubernetes.io/dockerconfigjson

[root@master secert]secret "myregistrykey" created[root@master secert]apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: foospec: containers: - name: foo  image: roc/awangyang:v1 imagePullSecrets: - name: myregistrykey

undefined

三、Volume

容器磁盘上的文件的生命周期是短暂的，这就使得在容器中运行重要应用时会出现一些问题。首先，当容器崩溃时， kubelet会重启它，但是容器中的文件将丢失，容器以干净的状态（镜像最初的状态）重新启动。其次，在 Pod中同时运行多个容器时，这些容器之间通常需要共享文件。 Kubernetes中的 Volume抽象就很好的解决了这些问题。

Kubernetes中的卷（ Volume）有明确的寿命，与封装它的 Pod相同。所f以，卷的生命比 Pod中的所有容器都长，当这个容器重启时数据仍然得以保存。当然，当 Pod不再存在时，卷也将不复存在。 Kubernetes支持多种类型的卷， Pod可以同时使用任意数量的卷。

3.1 emptyDir

当 Pod被分配给节点时，首先创建 emptyDir卷，并且只要该 Pod在该节点上运行，该卷就会存在。正如卷的名字所述，它最初是空的。 Pod中的容器可以读取和写入 emptyDir卷中的相同文件，尽管该卷可以挂载到每个容器中的相同或不同路径上。当出于任何原因从节点中删除 Pod时， emptyDir中的数据将被永久删除。

emptyDir 的用法有：

  • 暂存空间，例如用于基于磁盘的合并排序
  • 用作长时间计算崩溃恢复时的检查点
  • Web服务器容器提供数据时，保存内容管理器容器提取的文件
[root@master volume]apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: test-pdspec: containers: - image: hub.hc.com/library/myapp:v1 name: test-container volumeMounts: - mountPath: /cache  name: cache-volume - image: busybox name: test-container2 imagePullPolicy: IfNotPresent command: ['/bin/sh','-c','sleep 3600'] volumeMounts: - mountPath: /test  name: cache-volume volumes: - name: cache-volume emptyDir: {}[root@master volume][root@master volume]'NAME      READY STATUS RESTARTS AGEtest-pd     2/2  Running 0   8m32s[root@master volume]//cache/cacheWed Aug 12 07:43:08 UTC 2020[root@master ~]//testWed Aug 12 07:43:08 UTC 2020

3.2 hostPath

hostPath卷将主机节点的文件系统中的文件或目录挂载到集群中

hostPath 的用途如下：

  • 运行需要访问 Docker内部的容器；使用 /var/lib/docker的 hostPath
  • 在容器中运行 cAdvisor；使用 /dev/cgroups的 hostPath

除了所需的 path属性之外，用户还可以为 hostPath卷指定 type：

值行为空空字符串（默认）用于向后兼容，这意味着在挂载 hostPath 卷之前不会执行任何检查DirectoryOrCreate如果在给定的路径上没有任何东西存在，那么将根据需要在那里创建一个空目录，权限设置为0755，与Kubelet具有相同的组和所有权。Directory给定的路径下必须存在目录FileOrCreate如果在给定的路径上没有任何东西存在，那么会根据需要创建一个空文件，权限设置为0644，与Kubelet具有相同的组和所有权。File给定的路径下必须存在文件Socket给定的路径下必须存在UNIX套接字CharDevice给定的路径下必须存在字符设备BlockDevice给定的路径下必须存在块设备

使用这种卷类型时请注意：

  • 由于每个节点上的文件都不同，具有相同配置（例如从 podTemplate创建的）的 pod在不同节点上的行为可能会有所不同
  • 当 Kubernetes按照计划添加资源感知调度时，将无法考虑 hostPath使用的资源
  • 在底层主机上创建的文件或目录只能由 root写入。您需要在特权容器中以 root身份运行进程，或修改主机上的文件权限以便写入 hostPath卷
[root@master volume]apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: test-pdspec: containers: - image: hub.hc.com/library/myapp:v1 name: test-container volumeMounts: - mountPath: /test-pd  name: test-volume volumes: - name: test-volume hostPath:  path: /data  type: Directory[root@master volume][root@master volume]//test-pd[root@worker1 data][root@worker2 data]2020年 08月 12日 星期三 17:52:43 CST

四、PV-PVC

4.1 相关概念

① PersistentVolume（PV）
是由管理员设置的存储，它是群集的一部分。就像节点是集群中的资源一样， PV也是集群中的资源。 PV是 Volume之类的卷插件，但具有独立于使用 PV的 Pod的生命周期。此 API对象包含存储实现的细节，即 NFS、 iSCSI或特定于云供应商的存储系统

② PersistentVolumeClaim（PVC）
是用户存储的请求，它与 Pod相似。 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）。声明可以请求特定的大小和访问模式（例如，可以以读/写一次或只读多次模式挂载）

③ 静态 pv
集群管理员创建一些 PV，它们带有可供群集用户使用的实际存储的细节。它们存在于 Kubernetes API中，可用于消费

④ 动态
当管理员创建的静态 PV都不匹配用户的 PersistentVolumeClaim时，集群可能会尝试动态地为 PVC创建卷。此配置基于 StorageClasses： PVC必须请求 [存储类]，并且管理员必须创建并配置该类才能进行动态创建。声明该类为""可以有效地禁用其动态配置要启用基于存储级别的动态存储配置，集群管理员需要启用 API server上的 DefaultStorageClass[准入控制器]。例如，通过确保 DefaultStorageClass位于 API server组件的 --admission-control标志，使用逗号分隔的有序值列表中，可以完成此操作

⑤ 绑定
master中的控制环路监视新的 PVC，寻找匹配的 PV（如果可能），并将它们绑定在一起。如果为新的 PVC动态调配 PV，则该环路将始终将该 PV绑定到 PVC。否则，用户总会得到他们所请求的存储，但是容量可能超出要求的数量。一旦 PV 和 PVC绑定后， PersistentVolumeClaim绑定是排他性的，不管它们是如何绑定的。 PVC跟 PV绑定是一对一的映射

4.2 PV说明

PVC的保护
PVC保护的目的是确保由 pod正在使用的 PVC不会从系统中移除，因为如果被移除的话可能会导致数据丢失当启用 PVC保护 alpha功能时，如果用户删除了一个 pod正在使用的 PVC，则该 PVC不会被立即删除。 PVC的删除将被推迟，直到 PVC不再被任何 pod使用

PV演示代码

apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: pv0003spec: capacity: storage: 5Gi volumeMode: Filesystem accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: slow mountOptions: - hard - nfsvers=4.1 nfs: path: /tmp server: 172.17.0.2

PV类型
PV类型以插件形式实现。 K8S目前支持以下插件类型：

PV访问模式
PV可以以资源提供者支持的任何方式挂载到主机上。如下表所示，供应商具有不同的功能，每个 PV的访问模式都将被设置为该卷支持的特定模式。例如， NFS可以支持多个读/写客户端，但特定的 NFS PV可能以只读方式导出到服务器上。每个 PV都有一套自己的用来描述特定功能的访问模式：

  • ReadWriteOnce：该卷可以被单个节点以读/写模式挂载
  • ReadOnlyMany：该卷可以被多个节点以只读模式挂载
  • ReadWriteMany：该卷可以被多个节点以读/写模式挂载

在命令行中，访问模式缩写为

  • RWO： ReadWriteOnce
  • ROX： ReadOnlyMany
  • RWX： ReadWriteMany


回收策略

  • Retain（保留）——手动回收
  • Recycle（回收）——基本擦除（ rm -rf /thevolume/*）
  • Delete（删除）——关联的存储资产（例如 AWS EBS、 GCE PD、 Azure Disk 和 OpenStack Cinder卷）将被删除

当前，只有 NFS和 HostPath支持回收策略。 AWS EBS、 GCE PD、 Azure Disk和 Cinder卷支持删除策略

状态
卷可以处于以下的某种状态：

  • Available（可用）——一块空闲资源还没有被任何声明绑定
  • Bound（已绑定）——卷已经被声明绑定
  • Released（已释放）——声明被删除，但是资源还未被集群重新声明
  • Failed（失败）——该卷的自动回收失败

命令行会显示绑定到 PV的 PVC的名称

4.3 持久化演示说明 - NFS

① 安装 NFS 服务器

[root@master ~][root@master ~][root@master ~]/nfs *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)[root@master ~][root@worker1 ~][root@worker1 ~]Export list for 192.168.182.100:/nfs *[root@worker1 ~][root@worker1 /]

② 部署 PV

[root@master pv]apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: nfs-pv1spec: capacity: storage: 1Gi accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Retain storageClassName: nfs nfs: path: /nfs server: 192.168.182.100[root@master pv]persistentvolume/nfs-pv1 created[root@master pv]NAME  CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS  CLAIM STORAGECLASS REASON AGEnfs-pv1 1Gi  RWO   Retain   Available   nfs      5s

③ 创建服务并使用 PVC

[root@master /][root@master /][root@master /]/nfs *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)/nfs2 *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)/nfs3 *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)[root@master pv][root@master pv]apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: nfs-pv1spec: capacity: storage: 1Gi accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Retain storageClassName: nfs nfs: path: /nfs server: 192.168.182.100---apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: nfs-pv2spec: capacity: storage: 5Gi accessModes: - ReadOnlyMany persistentVolumeReclaimPolicy: Retain storageClassName: nfs nfs: path: /nfs2 server: 192.168.182.100---apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata: name: nfs-pv3spec: capacity: storage: 1Gi accessModes: - ReadWriteOnce persistentVolumeReclaimPolicy: Retain storageClassName: slow nfs: path: /nfs3 server: 192.168.182.100[root@master pv]NAME  CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS  CLAIM STORAGECLASS REASON AGEnfs-pv1 1Gi  RWO   Retain   Available   nfs      23snfs-pv2 5Gi  ROX   Retain   Available   nfs      23snfs-pv3 1Gi  RWX   Retain   Available   slow      23s[root@master pv]apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: nginx labels: app: nginxspec: ports: - port: 80 name: web clusterIP: None selector: app: nginx---apiVersion: apps/v1kind: StatefulSetmetadata: name: webspec: selector: matchLabels:  app: nginx serviceName: "nginx" replicas: 2 template: metadata:  labels:  app: nginx spec:  containers:  - name: nginx  image: hub.hc.com/library/myapp:v1  ports:  - containerPort: 80   name: web  volumeMounts:  - name: www   mountPath: /usr/share/nginx/html volumeClaimTemplates: - metadata:  name: www spec:  accessModes: ["ReadWriteOnce"]  storageClassName: "nfs"  resources:  requests:   storage: 1Gi[root@master pv]NAME      READY STATUS RESTARTS AGEweb-0      1/1  Running 0   7sweb-1      0/1  Pending 0   5s[root@master pv]NAME  CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS  CLAIM    STORAGECLASS REASON AGEnfs-pv1 1Gi  RWO   Retain   Bound  default/www-web-0 nfs      4m40snfs-pv2 5Gi  ROX   Retain   Available      nfs      4m40snfs-pv3 1Gi  RWO   Retain   Bound  default/www-web-1 nfs      4m40s[root@master pv]NAME      READY STATUS RESTARTS AGE IP   NODE  NOMINATED NODE READINESS GATESweb-0      1/1  Running 0   15m 10.244.2.84 worker2 <none>   <none>web-1      1/1  Running 0   15m 10.244.1.58 worker1 <none>   <none>[root@master pv]Hello PV[root@master pv]Hello PV[root@master pv]pod "web-0" deleted[root@master pv]NAME      READY STATUS RESTARTS AGE IP   NODE  NOMINATED NODE READINESS GATESweb-0      1/1  Running 0   3s 10.244.2.85 worker2 <none>   <none>web-1      1/1  Running 0   18m 10.244.1.58 worker1 <none>   <none>[root@master pv]Hello PV

4.4 关于 StatefulSet

  • 匹配 Pod name ( 网络标识 ) 的模式为： $(statefulset&#x540D;&#x79F0;)-$(&#x5E8F;&#x53F7;)，比如上面的示例： web-0、 web-1
  • StatefulSet为每个 Pod副本创建了一个 DNS域名，这个域名的格式为： $(podname).(headless servername)，也就意味着服务间是通过 Pod域名来通信而非 Pod IP，因为当 Pod所在 Node发生故障时， Pod会被飘移到其它 Node上， Pod IP会发生变化，但是 Pod域名不会有变化
  • StatefulSet使用 Headless服务来控制 Pod的域名，这个域名的 FQDN为： $(servicename).$(namespace).svc.cluster.local，其中， cluster.local指的是集群的域名
  • 根据 volumeClaimTemplates，为每个 Pod创建一个 pvc， pvc的命名规则匹配模式： (volumeClaimTemplates.name)-(pod_name)，比如上面的 volumeMounts.name=www， Podname=web-[0-2]，因此创建出来的 PVC是 www-web-0、 www-web-1
  • 删除 Pod不会删除其 pvc，手动删除 pvc将自动释放 pv

Statefulset 的启停顺序：

  • 有序部署：部署 StatefulSet时，如果有多个 Pod副本，它们会被顺序地创建（从 0到 N-1）并且，在下一个 Pod运行之前所有之前的 Pod必须都是 Running和 Ready状态
  • 有序删除：当 Pod被删除时，它们被终止的顺序是从 N-1到 0
  • 有序扩展：当对 Pod执行扩展操作时，与部署一样，它前面的 Pod必须都处于 Running和 Ready状态

StatefulSet 使用场景：

  • 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于 PVC来实现
  • 稳定的网络标识符，即 Pod重新调度后其 PodName和 HostName不变
  • 有序部署，有序扩展，基于 init containers来实现
  • 有序收缩

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在K8S中，容器本身是非持久化的，当容器崩溃后，kubelet将以镜像的初始状态重新启动容器，但是此时之前容器的数据已经丢失，我们该如何保护好容器的数据呢？在同一Pod中的容器往往需要共享一些数据，此时我们又该如何实现呢？这个时候就需要存储来解决这两个问题。一、ConfigMapConfigMap功能在Kubernetes1.2版本中引入，许多应用程序会从配置文件、命令行参数或环境变量中读取配置信
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