Kubernetes数据持久化方案

在开始介绍k8s持久化存储前，我们有必要了解一下k8s的emptydir和hostpath、configmap以及secret的机制和用途。

1、Emptydir EmptyDir是一个空目录，他的生命周期和所属的 Pod 是完全一致的，EmptyDir主要作用可以在同一 Pod 内的不同容器之间共享工作过程中产生的文件。如果Pod配置了emptyDir类型Volume， Pod 被分配到Node上时候，会创建emptyDir，只要Pod运行在Node上，emptyDir都会存在（容器挂掉不会导致emptyDir丢失数据），但是如果Pod从Node上被删除（Pod被删除，或者Pod发生迁移），emptyDir也会被删除，并且永久丢失。

# cat emptydir.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: busybox spec:   containers:   - name : busybox     image: registry.fjhb.cn/busybox     imagePullPolicy: IfNotPresent     command:       - sleep       - "3600"     volumeMounts:       - mountPath: /busybox-data         name: data   volumes:   - name: data     emptyDir: {}

2、Hostpath Hostpath会把宿主机上的指定卷加载到容器之中，如果 Pod 发生跨主机的重建，其内容就难保证了。这种卷一般和DaemonSet搭配使用。hostPath允许挂载Node上的文件系统到Pod里面去。如果Pod有需要使用Node上的东西，可以使用hostPath，不过不过建议使用，因为理论上Pod不应该感知Node的。

# cat hostpath.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: busybox spec:   containers:   - name : busybox     image: registry.fjhb.cn/busybox     imagePullPolicy: IfNotPresent     command:       - sleep       - "3600"     volumeMounts:       - mountPath: /busybox-data         name: data   volumes:   - hostPath:       path: /tmp     name: data

emptyDir和hostPat很多场景是无法满足持久化需求，因为在Pod发生迁移的时候，数据都无法进行转移的，这就需要分布式文件系统的支持。

3、Configmap 镜像使用的过程中，经常需要利用配置文件、启动脚本等方式来影响容器的运行方式，如果仅有少量配置，我们可以使用环境变量的方式来进行配置。然而对于一些较为复杂的配置，k8s提供了configmap解决方案。　 ConfigMap API资源存储键/值对配置数据，这些数据可以在pods里使用。 ConfigMap跟Secrets类似，但是ConfigMap可以更方便的处理不包含敏感信息的字符串。 当ConfigMap以数据卷的形式挂载进Pod的时，这时更新ConfigMap（或删掉重建ConfigMap），Pod内挂载的配置信息会热更新。这时可以增加一些监测配置文件变更的脚本，然后reload对应服务 ConfigMap的API概念上来说是很简单的。从数据角度来看，ConfigMap的类型只是键值组。应用可以从不同角度来配置。在一个pod里面使用ConfigMap大致有三种方式： 1、命令行参数 2、环境变量 3、数据卷文件

将变量做成configmap

将nginx配置文件做成configmap

# cat nginx.conf    user nginx; worker_processes auto; error_log /etc/nginx/error.log; pid /run/nginx.pid;

# Load dynamic modules. See /usr/share/nginx/README.dynamic. include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {     worker_connections 1024; }

http {     log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                       '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                       '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';     server_tokens    off;     access_log        /usr/share/nginx/html/access.log  main;

    sendfile            on;     tcp_nopush          on;     tcp_nodelay        on;     keepalive_timeout  65;     types_hash_max_size 2048;

    include            /etc/nginx/mime.types;     default_type        application/octet-stream;

    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

    server { [root@vm1 ~]# cat nginx.conf  user nginx; worker_processes auto; error_log /etc/nginx/error.log; pid /run/nginx.pid;

# Load dynamic modules. See /usr/share/nginx/README.dynamic. include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {     worker_connections 1024; }

http {     log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                       '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                       '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';     server_tokens    off;     access_log        /usr/share/nginx/html/access.log  main;

    sendfile            on;     tcp_nopush          on;     tcp_nodelay        on;     keepalive_timeout  65;     types_hash_max_size 2048;

    include            /etc/nginx/mime.types;     default_type        application/octet-stream;

    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

    server {         listen      80 default_server;         listen      [::]:80 default_server;         server_name  _;         root        /usr/share/nginx/html;

        include /etc/nginx/default.d/*.conf;

        location / {         }

        error_page 404 /404.html;             location = /40x.html {         }

        error_page 500 502 503 504 /50x.html;             location = /50x.html {         }     }

}# kubectl create configmap nginxconfig --from-file nginx.conf  # kubectl get configmap # kubectl get configmap -o yaml

在rc配置文件中使用configmap

# cat nginx-rc-configmap.yaml  apiVersion: v1 kind: ReplicationController metadata:   name: nginx   labels:     name: nginx spec:   replicas: 2   selector:     name: nginx   template:     metadata:       labels:       name: nginx     spec:       containers:       - name: nginx         image: docker.io/nginx         volumeMounts:         - name: nginx-etc           mountPath: /etc/nginx/nginx.conf           subPath: nginx.conf         ports:         - containerPort: 80       volumes:       - name: nginx-etc         configMap:         name: nginxconfig         items:           - key: nginx.conf             path: nginx.conf# kubectl create -f nginx-rc-configmap.yaml

configmap的信息实际是存储在etcd中的，可以使用kubectl edit configmap xxx 来对configmap进行修改

# etcdctl ls /registry/configmaps/default # etcdctl get /registry/configmaps/default/nginxconfig

4、Secret Kubemetes提供了Secret来处理敏感数据，比如密码、Token和密钥，相比于直接将敏感数据配置在Pod的定义或者镜像中，Secret提供了更加安全的机制（Base64加密），防止数据泄露。Secret的创建是独立于Pod的，以数据卷的形式挂载到Pod中，Secret的数据将以文件的形式保存，容器通过读取文件可以获取需要的数据。 目前Secret的类型有3种：  Opaque(default): 任意字符串  kubernetes.io/service-account-token: 作用于ServiceAccount kubernetes.io/dockercfg: 作用于Docker registry，用户下载docker镜像认证使用 secert的具体配置在前文serviceaccount中已经介绍过了，本文不再赘述。

下面我们来介绍一下k8s的持久化存储方案，目前k8s支持的存储方案主要如下： 分布式文件系统：NFS/GlusterFS/CephFS 公有云存储方案：AWS/GCE/Auzre

Nfs存储方案 NFS 是Network File System的缩写，即网络文件系统。Kubernetes中通过简单地配置就可以挂载NFS到Pod中，而NFS中的数据是可以永久保存的，同时NFS支持同时写操作。

1、首先安装nfs

# yum -y install nfs-util* # cat /etc/exports /home 192.168.115.0/24(rw,sync,no_root_squash) # systemctl start rpcbind # systemctl start nfs # showmount -e 127.0.0.1 Export list for 127.0.0.1: /home 192.168.115.0/24

2、使用pod直接挂载nfs 要保证集群内所有的node节点都可以挂载nfs

# cat nfs.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: busybox spec:   containers:   - name : busybox     image: registry.fjhb.cn/busybox     imagePullPolicy: IfNotPresent     command:       - sleep       - "3600"     volumeMounts:       - mountPath: /busybox-nfsdata         name: nfsdata   volumes:   - name: nfsdata     nfs:       server: 192.168.115.6       path: /home

3、使用PV和PVC 在实际的使用中，我们通常会将各存储划分成PV，然后和PVC绑定给pod使用。 PV：PersistentVolume PVC：PersistentVolumeClaim

PV和PVC的生命周期： 供应准备：通过集群外的存储系统或者公有云存储方案来提供存储持久化支持。 静态提供：管理员手动创建多个PV，供PVC使用。 动态提供：动态创建PVC特定的PV，并绑定。

绑定：用户创建pvc并指定需要的资源和访问模式。在找到可用pv之前，pvc会保持未绑定状态。

使用：用户可在pod中像使用volume一样使用pvc。

释放：用户删除pvc来回收存储资源，pv将变成“released”状态。由于还保留着之前的数据，这些数据需要根据不同的策略来处理，否则这些存储资源无法被其他pvc使用。

回收(Reclaiming)：pv可以设置三种回收策略：保留（Retain），回收（Recycle）和删除（Delete） 保留策略：允许人工处理保留的数据。 删除策略：将删除pv和外部关联的存储资源，需要插件支持。 回收策略：将执行清除操作，之后可以被新的pvc使用，需要插件支持。

PV卷阶段状态： Available – 资源尚未被PVC使用 Bound – 卷已经被绑定到PVC了 Released – PVC被删除，PV卷处于释放状态，但未被集群回收。 Failed – PV卷自动回收失败

PV卷的访问模式 ReadWriteOnce – 单node的读写  ReadOnlyMany – 多node的只读  ReadWriteMany – 多node的读写

创建pv与pvc

# cat nfs-pv.yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata:   name: pv-nfs-001 spec:   capacity:     storage: 5Gi   accessModes:   - ReadWriteMany   nfs:     path: /home     server: 192.168.115.6   persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle

# cat nfs-pvc.yaml                  kind: PersistentVolumeClaim apiVersion: v1 metadata:   name: nfs-data spec:   accessModes:     - ReadWriteMany   resources:     requests:       storage: 5Gi

在PVC绑定PV时通常根据两个条件来绑定，一个是存储的大小，另一个就是访问模式。

在rc文件中使用PVC

# cat nginx-rc-configmap.yaml  apiVersion: v1 kind: ReplicationController metadata:   name: nginx   labels:     name: nginx spec:   replicas: 2   selector:     name: nginx   template:     metadata:       labels:       name: nginx     spec:       containers:       - name: nginx         image: docker.io/nginx         volumeMounts:         - name: nginx-data           mountPath: /usr/share/nginx/html         - name: nginx-etc           mountPath: /etc/nginx/nginx.conf           subPath: nginx.conf         ports:         - containerPort: 80       volumes:       - name: nginx-data         persistentVolumeClaim:         claimName: nfs-data       - name: nginx-etc         configMap:         name: nginxconfig         items:           - key: nginx.conf             path: nginx.conf