云端技术驾驭DAY14——存储卷管理、临时卷、持久卷、PV/PVC管理

本文主要是介绍云端技术驾驭DAY14——存储卷管理、临时卷、持久卷、PV/PVC管理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

往期回顾：
云端技术驾驭DAY01——云计算底层技术奥秘、云服务器磁盘技术、虚拟化管理、公有云概述
云端技术驾驭DAY02——华为云管理、云主机管理、跳板机配置、制作私有镜像模板
云端技术驾驭DAY03——云主机网站部署、web集群部署、Elasticsearch安装
云端技术驾驭DAY04——Logstash安装部署及插件模块
云端技术驾驭DAY06——容器技术概述、镜像与容器管理、定制简单镜像、容器内安装部署服务
云端技术驾驭DAY07——Dockerfile详解、容器镜像制作、私有仓库
云端技术驾驭DAY08——部署容器服务、Compose微服务管理、harbor仓库部署及管理
云端技术驾驭DAY09——k8s集群安装部署、calico插件部署、计算节点配置管理
云端技术驾驭DAY10——kubectl命令详解、Pod创建过程、Pod的生命周期、定制Pod、资源对象文件
云端技术驾驭DAY11——资源对象文件、Pod自定义命令、多容器Pod、资源监控工具
云端技术驾驭DAY12——Pod调度策略、Pod标签管理、Pod资源配额与限额、全局资源配额与限额策略
云端技术驾驭DAY13——Pod污点、容忍策略、Pod优先级与抢占、容器安全

云端技术驾驭DAY14

存储卷
- - 持久卷
  - - - 卷概述
      - hostPath存储卷
      - NFS存储卷
PV/PVC
- - PV/PVC管理
  - - - PV/PVC概述
      - PV资源对象
      - PVC资源对象
      - Pod调用PVC
存储卷管理
- - 临时卷
  - - - configMap卷
      - Nginx解析php
      - secret卷
      - emptyDir卷

存储卷

持久卷

卷概述

容器化带来的问题
- 容器中的文件在磁盘上是临时存放的，这给容器中运行的重要的应用程序带来一些问题
  - 问题1：当容器崩溃或重启的时候，kubelet会以干净的状态重启容器，容器内的历史数据会丢失
  - 问题2：当容器被删除时，容器内的数据也会被一起清理
  - 问题3：多个容器中有共享文件或目录的需求
卷是什么？
- 卷是一个抽象化的存储设备
为什么要使用卷？
- 卷可以解决容器崩溃或重启后历史数据丢失的问题
- 卷可以解决容器或Pod被删除后数据持久保存的问题
- 卷可以解决在多个容器内共享数据的问题
- Pod可以同时使用任意数目的卷
k8s支持的卷类型
- 持久卷：持久卷是集群中的存储资源，在里面存储的数据不会随着Pod的删除而丢失
- 临时卷：有些应用程序需要额外的存储。卷会遵从Pod的生命周期，与Pod一起创建和删除
- 投射卷：它允许将多个现有卷映射到同一个目录。通过将这些不同类型的卷源组合成一个统一的卷，可以更方便地管理和使用这些资源
如何使用卷？
- 首先编写一个Pod资源对象文件
- 在Pod.spec下添加volumes字段，配置外部存储为卷
- 在Pod.spec.containers[*]中添加volumeMounts字段，声明卷在容器中的挂载位置

hostPath存储卷

hostPath是持久卷
- hostPath卷的本质是使用本地设备，例如磁盘、分区、目录、Socket、CharDevice和BlockDevice等。hostPath卷的可用性取决于底层节点的可用性，如果节点不健康，那么hostPath卷也将不可用
- hostPath卷里的数据不会随着Pod的结束而消失
使用hostPath卷保存日志

[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web1
spec:volumes:                     # 卷定义- name: logdata              # 卷名称hostPath:                  # 资源类型path: /var/weblog        # 宿主机路径type: DirectoryOrCreate  # 目录不存在就创建containers:- name: nginximage: myos:nginxvolumeMounts:                       # mount 卷- name: logdata                     # 卷名称mountPath: /usr/local/nginx/logs  # 容器内路径

验证hostPath卷

[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE
web1   1/1     Running   0          45m   10.244.2.16    node-0002[root@master ~]# curl http://10.244.2.16/
Nginx is running !# 删除Pod ，日志数据也不会丢失
[root@master ~]# kubectl delete pod web1
pod "web1" deleted# 来到 node 上查看日志
[root@node-0002 ~]# cat /var/weblog/access.log 
10.244.0.0 - - [27/Jun/2022:02:00:12 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 19 "-" "curl/7.29.0"

type对应的类型

type类型	解释
DirectoryOrCreate	卷映射对象是一个目录，不存在就创建它
Directory	卷映射对象是一个目录，且必须存在
FileOrCreate	卷映射对象是一个文件，不存在就创建它
File	卷映射对象是一个文件，且必须存在
Socket	卷映射对象是一个Socket套接字，且必须存在
CharDevice	卷映射对象是一个字符设备，且必须存在
BlockDevice	卷映射对象是一个块设备，且必须存在

NFS存储卷

NFS存储
- k8s中允许将nfs存储以卷的方式挂载到你的Pod中
- 在删除Pod时，nfs存储卷会被卸载，而不是被删除
- nfs卷可以在不同节点的Pod之间共享数据
NFS卷的用途
- NFS最大的功能就是在不同节点的不同Pod中共享读写数据。本地NFS的客户端可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样
实验准备

主机名	P地址	配置
nfs	192.168.1.10	1CPU，1G内存

部署nfs服务

[root@nfs ~]# mkdir /var/webroot
[root@nfs ~]# echo "nfs server" > /var/webroot/index.html
[root@nfs ~]# dnf -y install nfs-utils
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
/var/webroot    192.168.1.0/24(rw,no_root_squash)
[root@nfs ~]# systemctl enable nfs-server.service --now
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service → /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.

在所有node节点安装nfs软件包

[root@ecs-proxy ~]# mkdir nfs
[root@ecs-proxy ~]# cd nfs
[root@ecs-proxy nfs]# vim ansible.cfg 
[defaults]
inventory         = inventory
host_key_checking = False
[root@ecs-proxy nfs]# vim inventory 
[nfs]
192.168.1.[51:55]
[root@ecs-proxy nfs]# vim install_nfs.yml
---
- hosts: alltasks:- yum:name: nfs-utils- service:name: nfs-serverstate: startedenabled: yes
[root@ecs-proxy nfs]# ansible-playbook install_nfs.yml

Pod调用NFS卷

[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web1
spec:volumes:- name: logdatahostPath:path: /var/weblogtype: DirectoryOrCreate- name: website              # 卷名称nfs:                       # NFS 资源类型server: 192.168.1.10     # NFS 服务器地址path: /var/webroot       # NFS 共享目录containers:- name: nginximage: myos:nginxvolumeMounts:- name: logdatamountPath: /usr/local/nginx/logs- name: website                     # 卷名称mountPath: /usr/local/nginx/html  # 路径[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web1   1/1     Running   0          8s    10.244.147.11   node-0002   <none>           <none>
[root@master ~]# curl 10.244.147.11
nfs server

PV/PVC

PV/PVC管理

PV/PVC概述

PV/PVC是什么？
- PV的全称是Persistent Volume，是持久卷
- PVC的全称是PersistentVolumeClaim，是持久卷声明
PV/PVC有什么用途？
- 存储的管理是一个与计算实例的管理完全不同的问题。管理员希望能提供一种通用的API来完成Pod对卷的部署管理与使用。PV/PVC就是为了满足这种需求而诞生的，PV/PVC的引入使集群具备了存储的逻辑抽象能力
k8s支持的存储卷
- CephFS volume：cephfs
- 容器存储接口：csi
- Fibre Channel存储：fc
- HostPath卷：hostPath
- iSCSI存储iscsi
- 网络文件系统存储nfs
- Rados块设备卷rbd
如何使用PV/PVC
- PV是资源的提供者，根据集群的基础设施变化而变化
- PVC是资源的使用者，根据业务服务的需求变化来配置
- PVC会根据用户声明的需求，自动找到PV完成绑定

PV资源对象

创建PV资源文件

---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:name: pv-local
spec:volumeMode: Filesystem         # 提供资源的类型[Filesystem，Block]accessModes:                   # 存储卷能提供的访问模式- ReadWriteOnce              # 卷支持的模式[RWO ROX RWX RWOP]capacity:                      # 存储卷能提供的存储空间storage: 30Gi                # 空间大小persistentVolumeReclaimPolicy: Retain       # 数据回收方式hostPath:                                   # hostPath配置path: /var/weblogtype: DirectoryOrCreate---
kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:                       name: pv-nfs
spec:volumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce- ReadOnlyMany- ReadWriteManycapacity:storage: 20GipersistentVolumeReclaimPolicy: RetainmountOptions:                 # mount的参数- nolocknfs:                          # NFS配置server: 192.168.1.10        # NFS服务器IP地址path: /var/webroot          # 共享目录路径[root@master ~]# kubectl apply -f pv.yaml 
persistentvolume/pv-local created
persistentvolume/pv-nfs created
[root@master ~]# kubectl get persistentvolume
NAME       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-local   30Gi       RWO            Retain           Available                                   9s
pv-nfs     20Gi       RWO,ROX,RWX    Retain           Available                                   9s

PVC资源对象

创建PVC资源文件

[root@master ~]# vim pvc.yaml
---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:name: pvc1
spec:                       # 定义需求volumeMode: Filesystem    # 需要使用Filesystem的存储卷accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 25Gi         # 最小磁盘空间需求---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:name: pvc2
spec:volumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteManyresources:requests:storage: 15Gi[root@master ~]# kubectl apply -f pv.yaml 
persistentvolume/pv-local created
persistentvolume/pv-nfs created
[root@master ~]# kubectl get persistentvolume
NAME       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-local   30Gi       RWO            Retain           Available                                   9s
pv-nfs     20Gi       RWO,ROX,RWX    Retain           Available                                   9s

Pod调用PVC

映射PVC为卷
- 使用PVC用户无需关心后端存储设备
- 系统会自动查找匹配

[root@master ~]# vim web1.yaml 
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web1
spec:volumes:                     # 卷定义- name: logdata              # 卷名称persistentVolumeClaim:     # 通过PVC引用存储资源claimName: pvc1         # PVC名称- name: websitepersistentVolumeClaim:claimName: pvc2containers:- name: nginximage: myos:nginxvolumeMounts:- name: logdatamountPath: /usr/local/nginx/logs- name: websitemountPath: /usr/local/nginx/htmlroot@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web1   1/1     Running   0          12s   10.244.240.138   node-0004   <none>           <none>
[root@master ~]# curl 10.244.240.138
nfs server

存储卷管理

临时卷

configMap卷

configMap是一种临时卷
- configMap卷提供了向Pod注入配置数据的方法，允许你将配置文件与镜像分离，使容器化的应用具有可移植性
- configMap在使用之前需要先创建它，configMap不是用来保存大量数据的，在其中保存的数据不可超过1MiB
configMap的用途
- 配置环境变量
- 修改配置文件的参数，数据库的地址等
创建configMap语法格式：kubectl create configmap 名称 [选项/参数]
修改系统时区（命令行创建）

[root@master ~]# kubectl create configmap tz --from-literal 'TZ=Asia/Shanghai'
configmap/tz created
[root@master ~]# kubectl get configmaps
NAME               DATA   AGE
kube-root-ca.crt   1      7d2h
tz                 1      8s

使用资源对象文件创建configMap

[root@master ~]# vim timezone.yaml
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:name: timezone
data:TZ: Asia/Shanghai[root@master ~]# kubectl apply -f timezone.yaml
configmap/timezone created

Nginx解析php

添加容器

# 在 Pod 中增加 php 容器，与 nginx 共享同一块网卡
[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web1
spec:volumes:- name: logdatapersistentVolumeClaim:claimName: pvc1- name: websitepersistentVolumeClaim:claimName: pvc2containers:- name: nginximage: myos:nginxenvFrom:- configMapRef:name: timezonevolumeMounts:- name: logdatamountPath: /usr/local/nginx/logs- name: websitemountPath: /usr/local/nginx/html- name: php                            # 以下为新增加内容image: myos:php-fpmenvFrom:                             # 不同容器需要单独配置时区- configMapRef:name: timezonevolumeMounts:- name: website                      # 不同容器需要单独挂载NFSmountPath: /usr/local/nginx/html[root@master ~]# kubectl delete pod web1
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web1   2/2     Running   0          5s
[root@master ~]# kubectl exec -it web1 -c nginx -- ss -ltun
Netid     State      Recv-Q     Send-Q    Local Address:Port     ... ...
tcp       LISTEN     0          128             0.0.0.0:80       ... ...
tcp       LISTEN     0          128           127.0.0.1:9000     ... ...

创建configMap

# 使用 nginx 配置文件创建 configMap
[root@master ~]# kubectl cp -c nginx web1:/usr/local/nginx/conf/nginx.conf nginx.conf
[root@master ~]# vim nginx.conflocation ~ \.php$ {root            html;fastcgi_pass    127.0.0.1:9000;fastcgi_index   index.php;include         fastcgi.conf;}# 使用命令创建 configMap
[root@master ~]# kubectl create configmap nginx-php --from-file=nginx.conf 
configmap/nginx-php created

挂载configMap

[root@master ~]# vim web1.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web1
spec:volumes:- name: logdatapersistentVolumeClaim:claimName: pvc1- name: websitepersistentVolumeClaim:claimName: pvc2- name: nginx-php     # 卷名称configMap:          # 引用资源对象name: nginx-php   # 资源对象名称containers:- name: nginximage: myos:nginxenvFrom:- configMapRef:name: timezonevolumeMounts:- name: nginx-php                              # 卷名称subPath: nginx.conf                          # 键值（文件名称）mountPath: /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  # 路径- name: logdatamountPath: /usr/local/nginx/logs- name: websitemountPath: /usr/local/nginx/html- name: phpimage: myos:php-fpmenvFrom:- configMapRef:name: timezonevolumeMounts:- name: websitemountPath: /usr/local/nginx/html

验证

# 拷贝测试页面 s4/public/info.php
[root@ecs-proxy s4]# rsync -av public/info.php  192.168.1.10:/var/webroot/info.php
#------------------------------------------------------------
[root@master ~]# kubectl delete pod web1 
pod "web1" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web1.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE
web1   2/2     Running   0          18s   10.244.3.17    node-0003[root@master ~]# curl http://10.244.3.17/info.php
<pre>
Array
([REMOTE_ADDR] => 10.244.0.0[REQUEST_METHOD] => GET[HTTP_USER_AGENT] => curl/7.29.0[REQUEST_URI] => /info.php
)
php_host:   web1
1229

secret卷

Secret是一种临时卷
- Secret类似于ConfigMap但专门用语保存机密数据
- 在设置Secret.data字段时，所有键值对必须是经过base64编码的字符串
Secret的用途
- 配置一些需要加密的环境变量或文件（例如：https证书）
- 访问需要认证登陆的私有镜像仓库（例如：harbor私有仓库）
创建secret语法格式：kubectl create secret 子类型名称 [选项/参数]
- 子类型
  - 通用类型：kubectl create secret generic 名称 [选项/参数]
  - 用于认证登陆私有仓库的子类型：kubectl create secret docker-registry 名称 [选项/参数]
  - 用语创建TLS证书的子类型：kubectl create secret tls 名称 [选项/参数]
创建TZ资源对象

[root@master ~]# kubectl create secret generic tz --from-literal 'TZ=Asia/Shanghai'
secret/tz created
[root@master ~]# kubectl get secrets tz -o yaml
apiVersion: v1
data:TZ: QXNpYS9TaGFuZ2hhaQ==               # 经加密过的数据
kind: Secret
metadata:creationTimestamp: "2024-02-28T11:16:50Z"name: tznamespace: defaultresourceVersion: "648195"uid: 21097fce-1632-4b00-b45e-0d257ec599d5
type: Opaque

配置harbor仓库的登陆密钥

[root@master ~]# kubectl create secret docker-registry harbor-auth --docker-server=harbor:443 --docker-username="用户名" --docker-password="密码"
secret/harbor-auth created

认证私有仓库

[root@master ~]# vim web2.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web2
spec:containers:- name: apacheimage: myos:httpdimagePullSecrets:- name: harbor-auth[root@master ~]# kubectl apply -f web2.yaml

emptyDir卷

emptyDir临时卷
- emptyDir的本质是一个简单的空目录
- emptyDir可以提供临时空间，同一个Pod中容器也可以用来共享数据。如：缓存服务器、数据统计分析、排序等
- emptyDir随Pod创建而创建，Pod在该节点上运行期间，一直存在。当Pod被从节点上删除时，临时卷中的数据也会被永久删除
- 重启Pod中的容器不会造成emptyDir数据的丢失
配置缓存目录

[root@master ~]# vim web2.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:name: web2
spec:imagePullSecrets:- name: harbor-authvolumes:               # 卷配置- name: cache          # 卷名称emptyDir: {}         # 资源类型containers:- name: apacheimage: harbor:443/myimg/httpd:latestvolumeMounts:            # 挂载卷- name: cache            # 卷名称mountPath: /var/cache  # 路径[root@master ~]# kubectl delete pod web2 
pod "web2" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f web2.yaml 
pod/web2 created
[root@master ~]# kubectl exec -it web2 -- bash
[root@web2 html]# mount -l |grep cache
/dev/vda1 on /var/cache type xfs (rw,relatime,attr2)

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