You are viewing documentation for Kubernetes version: v1.23
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卷
Container 中的文件在磁盘上是临时存放的,这给 Container 中运行的较重要的应用程序带来一些问题。
问题之一是当容器崩溃时文件丢失。
kubelet 会重新启动容器,但容器会以干净的状态重启。
第二个问题会在同一 Pod
中运行多个容器并共享文件时出现。
Kubernetes 卷(Volume)
这一抽象概念能够解决这两个问题。
阅读本文前建议你熟悉一下 Pods。
背景
Docker 也有 卷(Volume) 的概念,但对它只有少量且松散的管理。 Docker 卷是磁盘上或者另外一个容器内的一个目录。 Docker 提供卷驱动程序,但是其功能非常有限。
Kubernetes 支持很多类型的卷。 Pod 可以同时使用任意数目的卷类型。 临时卷类型的生命周期与 Pod 相同,但持久卷可以比 Pod 的存活期长。 当 Pod 不再存在时,Kubernetes 也会销毁临时卷;不过 Kubernetes 不会销毁持久卷。 对于给定 Pod 中任何类型的卷,在容器重启期间数据都不会丢失。
卷的核心是一个目录,其中可能存有数据,Pod 中的容器可以访问该目录中的数据。 所采用的特定的卷类型将决定该目录如何形成的、使用何种介质保存数据以及目录中存放的内容。
使用卷时, 在 .spec.volumes
字段中设置为 Pod 提供的卷,并在
.spec.containers[*].volumeMounts
字段中声明卷在容器中的挂载位置。
容器中的进程看到的文件系统视图是由它们的 容器镜像
的初始内容以及挂载在容器中的卷(如果定义了的话)所组成的。
其中根文件系统同容器镜像的内容相吻合。
任何在该文件系统下的写入操作,如果被允许的话,都会影响接下来容器中进程访问文件系统时所看到的内容。
卷挂载在镜像中的指定路径下。 Pod 配置中的每个容器必须独立指定各个卷的挂载位置。
卷不能挂载到其他卷之上(不过存在一种使用 subPath 的相关机制),也不能与其他卷有硬链接。
卷类型
Kubernetes 支持下列类型的卷:
awsElasticBlockStore
awsElasticBlockStore
卷将 Amazon Web服务(AWS)EBS 卷
挂载到你的 Pod 中。与 emptyDir
在 Pod 被删除时也被删除不同,EBS 卷的内容在删除 Pod
时会被保留,卷只是被卸载掉了。
这意味着 EBS 卷可以预先填充数据,并且该数据可以在 Pod 之间共享。
aws ec2 create-volume
命令或者 AWS API 创建该卷。使用 awsElasticBlockStore
卷时有一些限制:
- Pod 运行所在的节点必须是 AWS EC2 实例。
- 这些实例需要与 EBS 卷在相同的地域(Region)和可用区(Availability-Zone)。
- EBS 卷只支持被挂载到单个 EC2 实例上。
创建 EBS 卷
在将 EBS 卷用到 Pod 上之前,你首先要创建它。
aws ec2 create-volume --availability-zone=eu-west-1a --size=10 --volume-type=gp2
确保该区域与你的群集所在的区域相匹配。还要检查卷的大小和 EBS 卷类型都适合你的用途。
AWS EBS 配置示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-ebs
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-ebs
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
# 此 AWS EBS 卷必须已经存在
awsElasticBlockStore:
volumeID: "<volume-id>"
fsType: ext4
如果 EBS 卷是分区的,你可以提供可选的字段 partition: "<partition number>"
来指定要挂载到哪个分区上。
AWS EBS CSI 卷迁移
Kubernetes v1.17 [beta]
如果启用了对 awsElasticBlockStore
的 CSIMigration
特性支持,所有插件操作都不再指向树内插件(In-Tree Plugin),转而指向
ebs.csi.aws.com
容器存储接口(Container Storage Interface,CSI)驱动。
为了使用此特性,必须在集群中安装
AWS EBS CSI 驱动,
并确保 CSIMigration
和 CSIMigrationAWS
Beta 功能特性被启用。
AWS EBS CSI 迁移结束
Kubernetes v1.17 [alpha]
要禁止控制器管理器和 kubelet 加载 awsElasticBlockStore
存储插件,
请将 InTreePluginAWSUnregister
标志设置为 true
。
azureDisk
azureDisk
卷类型用来在 Pod 上挂载 Microsoft Azure
数据盘(Data Disk) 。
若需了解更多详情,请参考 azureDisk
卷插件。
azureDisk 的 CSI 迁移
Kubernetes v1.19 [beta]
启用 azureDisk
的 CSIMigration
功能后,所有插件操作从现有的树内插件重定向到
disk.csi.azure.com
容器存储接口(CSI)驱动程序。
为了使用此功能,必须在集群中安装
Azure 磁盘 CSI 驱动程序,
并且 CSIMigration
和 CSIMigrationAzureDisk
功能必须被启用。
azureDisk CSI 迁移完成
Kubernetes v1.21 [alpha]
要禁止控制器管理器和 kubelet 加载 azureDisk
存储插件,
请将 InTreePluginAzureDiskUnregister
标志设置为 true
。
azureFile
azureFile
卷类型用来在 Pod 上挂载 Microsoft Azure 文件卷(File Volume)(SMB 2.1 和 3.0)。
更多详情请参考 azureFile
卷插件。
azureFile CSI 迁移
Kubernetes v1.21 [beta]
启用 azureFile
的 CSIMigration
功能后,所有插件操作将从现有的树内插件重定向到
file.csi.azure.com
容器存储接口(CSI)驱动程序。要使用此功能,必须在集群中安装
Azure 文件 CSI 驱动程序,
并且 CSIMigration
和 CSIMigrationAzureFile
特性门控
必须被启用。
Azure 文件 CSI 驱动尚不支持为同一卷设置不同的 fsgroup。 如果 AzureFile CSI 迁移被启用,用不同的 fsgroup 来使用同一卷也是不被支持的。
azureDisk CSI 迁移完成
Kubernetes v1.21 [alpha]
要禁止控制器管理器和 kubelet 加载 azureDisk
存储插件,
请将 InTreePluginAzureDiskUnregister
标志设置为 true
。
cephfs
cephfs
卷允许你将现存的 CephFS 卷挂载到 Pod 中。
不像 emptyDir
那样会在 Pod 被删除的同时也会被删除,cephfs
卷的内容在 Pod 被删除时会被保留,只是卷被卸载了。
这意味着 cephfs
卷可以被预先填充数据,且这些数据可以在
Pod 之间共享。同一 cephfs
卷可同时被多个写者挂载。
更多信息请参考 CephFS 示例。
cinder
cinder
卷类型用于将 OpenStack Cinder 卷挂载到 Pod 中。
Cinder 卷示例配置
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-cinder
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-cinder-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-cinder
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
# 此 OpenStack 卷必须已经存在
cinder:
volumeID: "<volume-id>"
fsType: ext4
OpenStack CSI 迁移
Kubernetes v1.21 [beta]
Cinder 的 CSIMigration
功能在 Kubernetes 1.21 版本中是默认被启用的。
此特性会将插件的所有操作从现有的树内插件重定向到
cinder.csi.openstack.org
容器存储接口(CSI)驱动程序。
为了使用此功能,必须在集群中安装
OpenStack Cinder CSI 驱动程序,
你可以通过设置 CSIMigrationOpenStack
特性门控
为 false
来禁止 Cinder CSI 迁移。
如果你禁用了 CSIMigrationOpenStack
功能特性,则树内的 Cinder 卷插件
会负责 Cinder 卷存储管理的方方面面。
configMap
configMap
卷提供了向 Pod 注入配置数据的方法。
ConfigMap 对象中存储的数据可以被 configMap
类型的卷引用,然后被 Pod 中运行的容器化应用使用。
引用 configMap 对象时,你可以在 volume 中通过它的名称来引用。
你可以自定义 ConfigMap 中特定条目所要使用的路径。
下面的配置显示了如何将名为 log-config
的 ConfigMap 挂载到名为 configmap-pod
的 Pod 中:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: configmap-pod
spec:
containers:
- name: test
image: busybox:1.28
volumeMounts:
- name: config-vol
mountPath: /etc/config
volumes:
- name: config-vol
configMap:
name: log-config
items:
- key: log_level
path: log_level
log-config
ConfigMap 以卷的形式挂载,并且存储在 log_level
条目中的所有内容都被挂载到 Pod 的 /etc/config/log_level
路径下。
请注意,这个路径来源于卷的 mountPath
和 log_level
键对应的 path
。
downwardAPI
downwardAPI
卷用于使 downward API 数据对应用程序可用。
这种卷类型挂载一个目录并在纯文本文件中写入所请求的数据。
更多详细信息请参考 downwardAPI
卷示例。
emptyDir
当 Pod 分派到某个 Node 上时,emptyDir
卷会被创建,并且在 Pod 在该节点上运行期间,卷一直存在。
就像其名称表示的那样,卷最初是空的。
尽管 Pod 中的容器挂载 emptyDir
卷的路径可能相同也可能不同,这些容器都可以读写
emptyDir
卷中相同的文件。
当 Pod 因为某些原因被从节点上删除时,emptyDir
卷中的数据也会被永久删除。
emptyDir
卷中的数据是安全的。emptyDir
的一些用途:
- 缓存空间,例如基于磁盘的归并排序。
- 为耗时较长的计算任务提供检查点,以便任务能方便地从崩溃前状态恢复执行。
- 在 Web 服务器容器服务数据时,保存内容管理器容器获取的文件。
取决于你的环境,emptyDir
卷存储在该节点所使用的介质上;这里的介质可以是磁盘或 SSD
或网络存储。但是,你可以将 emptyDir.medium
字段设置为 "Memory"
,以告诉 Kubernetes
为你挂载 tmpfs(基于 RAM 的文件系统)。
虽然 tmpfs 速度非常快,但是要注意它与磁盘不同。
tmpfs 在节点重启时会被清除,并且你所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗,受容器内存限制约束。
SizeMemoryBackedVolumes
特性门控
时,你可以为基于内存提供的卷指定大小。
如果未指定大小,则基于内存的卷的大小为 Linux 主机上内存的 50%。emptyDir 配置示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pd
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /cache
name: cache-volume
volumes:
- name: cache-volume
emptyDir: {}
fc (光纤通道)
fc
卷类型允许将现有的光纤通道块存储卷挂载到 Pod 中。
可以使用卷配置中的参数 targetWWNs
来指定单个或多个目标 WWN(World Wide Names)。
如果指定了多个 WWN,targetWWNs 期望这些 WWN 来自多路径连接。
更多详情请参考 FC 示例。
flocker (已弃用)
Flocker 是一个开源的、集群化的容器数据卷管理器。 Flocker 提供了由各种存储后端所支持的数据卷的管理和编排。
使用 flocker
卷可以将一个 Flocker 数据集挂载到 Pod 中。
如果数据集在 Flocker 中不存在,则需要首先使用 Flocker CLI 或 Flocker API 创建数据集。
如果数据集已经存在,那么 Flocker 将把它重新附加到 Pod 被调度的节点。
这意味着数据可以根据需要在 Pod 之间共享。
更多详情请参考 Flocker 示例。
gcePersistentDisk
gcePersistentDisk
卷能将谷歌计算引擎 (GCE) 持久盘(PD)
挂载到你的 Pod 中。
不像 emptyDir
那样会在 Pod 被删除的同时也会被删除,持久盘卷的内容在删除 Pod
时会被保留,卷只是被卸载了。
这意味着持久盘卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
gcloud
或者 GCE API 或 UI 创建它。使用 gcePersistentDisk
时有一些限制:
- 运行 Pod 的节点必须是 GCE VM
- 这些 VM 必须和持久盘位于相同的 GCE 项目和区域(zone)
GCE PD 的一个特点是它们可以同时被多个消费者以只读方式挂载。 这意味着你可以用数据集预先填充 PD,然后根据需要并行地在尽可能多的 Pod 中提供该数据集。 不幸的是,PD 只能由单个使用者以读写模式挂载 —— 即不允许同时写入。
在由 ReplicationController 所管理的 Pod 上使用 GCE PD 将会失败,除非 PD 是只读模式或者副本的数量是 0 或 1。
创建 GCE 持久盘(PD)
在 Pod 中使用 GCE 持久盘之前,你首先要创建它。
gcloud compute disks create --size=500GB --zone=us-central1-a my-data-disk
GCE 持久盘配置示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pd
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-pd
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
# 此 GCE PD 必须已经存在
gcePersistentDisk:
pdName: my-data-disk
fsType: ext4
区域持久盘
区域持久盘 功能允许你创建能在同一区域的两个可用区中使用的持久盘。 要使用这个功能,必须以持久卷(PersistentVolume)的方式提供卷;直接从 Pod 引用这种卷是不可以的。
手动供应基于区域 PD 的 PersistentVolume
使用为 GCE PD 定义的存储类 可以实现动态供应。在创建 PersistentVolume 之前,你首先要创建 PD。
gcloud beta compute disks create --size=500GB my-data-disk
--region us-central1
--replica-zones us-central1-a,us-central1-b
PersistentVolume 示例:
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: test-volume
labels:
failure-domain.beta.kubernetes.io/zone: us-central1-a__us-central1-b
spec:
capacity:
storage: 400Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
gcePersistentDisk:
pdName: my-data-disk
fsType: ext4
nodeAffinity:
required:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
# failure-domain.beta.kubernetes.io/zone 应在 1.21 之前使用
- key: topology.kubernetes.io/zone
operator: In
values:
- us-central1-a
- us-central1-b
GCE CSI 迁移
Kubernetes v1.17 [beta]
启用 GCE PD 的 CSIMigration
功能后,所有插件操作将从现有的树内插件重定向到
pd.csi.storage.gke.io
容器存储接口( CSI )驱动程序。
为了使用此功能,必须在集群中上安装
GCE PD CSI驱动程序,
并且 CSIMigration
和 CSIMigrationGCE
Beta 功能必须被启用。
GCE CSI 迁移完成
Kubernetes v1.21 [alpha]
要禁止控制器管理器和 kubelet 加载 gcePersistentDisk
存储插件,请将
InTreePluginGCEUnregister
标志设置为 true
。
gitRepo (已弃用)
gitRepo
卷类型已经被废弃。如果需要在容器中提供 git 仓库,请将一个
EmptyDir 卷挂载到 InitContainer 中,使用 git
命令完成仓库的克隆操作,然后将 EmptyDir 卷挂载到 Pod 的容器中。gitRepo
卷是一个卷插件的例子。
该查卷挂载一个空目录,并将一个 Git 代码仓库克隆到这个目录中供 Pod 使用。
下面给出一个 gitRepo
卷的示例:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: server
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
volumeMounts:
- mountPath: /mypath
name: git-volume
volumes:
- name: git-volume
gitRepo:
repository: "git@somewhere:me/my-git-repository.git"
revision: "22f1d8406d464b0c0874075539c1f2e96c253775"
glusterfs
glusterfs
卷能将 Glusterfs (一个开源的网络文件系统)
挂载到你的 Pod 中。不像 emptyDir
那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,glusterfs
卷的内容在删除 Pod 时会被保存,卷只是被卸载。
这意味着 glusterfs
卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
GlusterFS 可以被多个写者同时挂载。
更多详情请参考 GlusterFS 示例。
hostPath
HostPath 卷存在许多安全风险,最佳做法是尽可能避免使用 HostPath。 当必须使用 HostPath 卷时,它的范围应仅限于所需的文件或目录,并以只读方式挂载。
如果通过 AdmissionPolicy 限制 HostPath 对特定目录的访问,则必须要求
volumeMounts
使用 readOnly
挂载以使策略生效。
hostPath
卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到你的 Pod 中。
虽然这不是大多数 Pod 需要的,但是它为一些应用程序提供了强大的逃生舱。
例如,hostPath
的一些用法有:
- 运行一个需要访问 Docker 内部机制的容器;可使用
hostPath
挂载/var/lib/docker
路径。 - 在容器中运行 cAdvisor 时,以
hostPath
方式挂载/sys
。 - 允许 Pod 指定给定的
hostPath
在运行 Pod 之前是否应该存在,是否应该创建以及应该以什么方式存在。
除了必需的 path
属性之外,用户可以选择性地为 hostPath
卷指定 type
。
支持的 type
值如下:
取值 | 行为 |
---|---|
空字符串(默认)用于向后兼容,这意味着在安装 hostPath 卷之前不会执行任何检查。 | |
DirectoryOrCreate | 如果在给定路径上什么都不存在,那么将根据需要创建空目录,权限设置为 0755,具有与 kubelet 相同的组和属主信息。 |
Directory | 在给定路径上必须存在的目录。 |
FileOrCreate | 如果在给定路径上什么都不存在,那么将在那里根据需要创建空文件,权限设置为 0644,具有与 kubelet 相同的组和所有权。 |
File | 在给定路径上必须存在的文件。 |
Socket | 在给定路径上必须存在的 UNIX 套接字。 |
CharDevice | 在给定路径上必须存在的字符设备。 |
BlockDevice | 在给定路径上必须存在的块设备。 |
当使用这种类型的卷时要小心,因为:
- HostPath 卷可能会暴露特权系统凭据(例如 Kubelet)或特权 API(例如容器运行时套接字),可用于容器逃逸或攻击集群的其他部分。
- 具有相同配置(例如基于同一 PodTemplate 创建)的多个 Pod 会由于节点上文件的不同而在不同节点上有不同的行为。
- 下层主机上创建的文件或目录只能由 root 用户写入。你需要在
特权容器
中以 root 身份运行进程,或者修改主机上的文件权限以便容器能够写入
hostPath
卷。
hostPath 配置示例:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-pd
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-pd
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
hostPath:
# 宿主上目录位置
path: /data
# 此字段为可选
type: Directory
FileOrCreate
模式不会负责创建文件的父目录。
如果欲挂载的文件的父目录不存在,Pod 启动会失败。
为了确保这种模式能够工作,可以尝试把文件和它对应的目录分开挂载,如
FileOrCreate
配置 所示。hostPath FileOrCreate 配置示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-webserver
spec:
containers:
- name: test-webserver
image: k8s.gcr.io/test-webserver:latest
volumeMounts:
- mountPath: /var/local/aaa
name: mydir
- mountPath: /var/local/aaa/1.txt
name: myfile
volumes:
- name: mydir
hostPath:
# 确保文件所在目录成功创建。
path: /var/local/aaa
type: DirectoryOrCreate
- name: myfile
hostPath:
path: /var/local/aaa/1.txt
type: FileOrCreate
iscsi
iscsi
卷能将 iSCSI (基于 IP 的 SCSI) 卷挂载到你的 Pod 中。
不像 emptyDir
那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,iscsi
卷的内容在删除 Pod 时会被保留,卷只是被卸载。
这意味着 iscsi
卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
iSCSI 的一个特点是它可以同时被多个用户以只读方式挂载。 这意味着你可以用数据集预先填充卷,然后根据需要在尽可能多的 Pod 上使用它。 不幸的是,iSCSI 卷只能由单个使用者以读写模式挂载。不允许同时写入。
更多详情请参考 iSCSI 示例。
local
local
卷所代表的是某个被挂载的本地存储设备,例如磁盘、分区或者目录。
local
卷只能用作静态创建的持久卷。尚不支持动态配置。
与 hostPath
卷相比,local
卷能够以持久和可移植的方式使用,而无需手动将 Pod
调度到节点。系统通过查看 PersistentVolume 的节点亲和性配置,就能了解卷的节点约束。
然而,local
卷仍然取决于底层节点的可用性,并不适合所有应用程序。
如果节点变得不健康,那么 local
卷也将变得不可被 Pod 访问。使用它的 Pod 将不能运行。
使用 local
卷的应用程序必须能够容忍这种可用性的降低,以及因底层磁盘的耐用性特征而带来的潜在的数据丢失风险。
下面是一个使用 local
卷和 nodeAffinity
的持久卷示例:
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: example-pv
spec:
capacity:
storage: 100Gi
volumeMode: Filesystem
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
storageClassName: local-storage
local:
path: /mnt/disks/ssd1
nodeAffinity:
required:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- example-node
使用 local
卷时,你需要设置 PersistentVolume 对象的 nodeAffinity
字段。
Kubernetes 调度器使用 PersistentVolume 的 nodeAffinity
信息来将使用 local
卷的 Pod 调度到正确的节点。
PersistentVolume 对象的 volumeMode
字段可被设置为 "Block"
(而不是默认值 "Filesystem"),以将 local
卷作为原始块设备暴露出来。
使用 local
卷时,建议创建一个 StorageClass 并将其 volumeBindingMode
设置为
WaitForFirstConsumer
。要了解更多详细信息,请参考
local StorageClass 示例。
延迟卷绑定的操作可以确保 Kubernetes 在为 PersistentVolumeClaim 作出绑定决策时,会评估
Pod 可能具有的其他节点约束,例如:如节点资源需求、节点选择器、Pod亲和性和 Pod 反亲和性。
你可以在 Kubernetes 之外单独运行静态驱动以改进对 local 卷的生命周期管理。
请注意,此驱动尚不支持动态配置。
有关如何运行外部 local
卷驱动,请参考
local 卷驱动用户指南。
nfs
nfs
卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。
不像 emptyDir
那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,nfs
卷的内容在删除 Pod
时会被保存,卷只是被卸载。
这意味着 nfs
卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
要了解更多详情请参考 NFS 示例。
persistentVolumeClaim
persistentVolumeClaim
卷用来将持久卷(PersistentVolume)挂载到 Pod 中。
持久卷申领(PersistentVolumeClaim)是用户在不知道特定云环境细节的情况下“申领”持久存储(例如
GCE PersistentDisk 或者 iSCSI 卷)的一种方法。
更多详情请参考持久卷示例。
portworxVolume
portworxVolume
是一个可伸缩的块存储层,能够以超融合(hyperconverged)的方式与 Kubernetes 一起运行。
Portworx
支持对服务器上存储的指纹处理、基于存储能力进行分层以及跨多个服务器整合存储容量。
Portworx 可以以 in-guest 方式在虚拟机中运行,也可以在裸金属 Linux 节点上运行。
portworxVolume
类型的卷可以通过 Kubernetes 动态创建,也可以预先配备并在
Kubernetes Pod 内引用。
下面是一个引用预先配备的 PortworxVolume 的示例 Pod:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-portworx-volume-pod
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /mnt
name: pxvol
volumes:
- name: pxvol
# 此 Portworx 卷必须已经存在
portworxVolume:
volumeID: "pxvol"
fsType: "<fs-type>"
在 Pod 中使用 portworxVolume 之前,你要确保有一个名为 pxvol
的 PortworxVolume 存在。
更多详情可以参考 Portworx 卷。
projected (投射)
投射卷能将若干现有的卷来源映射到同一目录上。更多详情请参考投射卷。
quobyte (已弃用)
quobyte
卷允许将现有的 Quobyte 卷挂载到你的 Pod 中。
Quobyte 支持容器存储接口(CSI)。 推荐使用 CSI 插件以在 Kubernetes 中使用 Quobyte 卷。 Quobyte 的 GitHub 项目包含以 CSI 形式部署 Quobyte 的 说明 及使用示例。
rbd
rbd
卷允许将 Rados 块设备卷挂载到你的 Pod 中。
不像 emptyDir
那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,rbd
卷的内容在删除 Pod 时会被保存,卷只是被卸载。
这意味着 rbd
卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。
RBD 的一个特性是它可以同时被多个用户以只读方式挂载。 这意味着你可以用数据集预先填充卷,然后根据需要在尽可能多的 Pod 中并行地使用卷。 不幸的是,RBD 卷只能由单个使用者以读写模式安装。不允许同时写入。
更多详情请参考 RBD 示例。
RBD CSI 迁移
Kubernetes v1.23 [alpha]
启用 RBD 的 CSIMigration
功能后,所有插件操作从现有的树内插件重定向到
rbd.csi.ceph.com
CSI 驱动程序。
要使用该功能,必须在集群内安装
Ceph CSI 驱动,并启用 CSIMigration
和 csiMigrationRBD
特性门控。
作为一位管理存储的 Kubernetes 集群操作者,在尝试迁移到 RBD CSI 驱动前,你必须完成下列先决事项:
- 你必须在集群中安装 v3.5.0 或更高版本的 Ceph CSI 驱动(
rbd.csi.ceph.com
)。 - 因为
clusterID
是 CSI 驱动程序必需的参数,而树内存储类又将monitors
作为一个必需的参数,所以 Kubernetes 存储管理者需要根据monitors
的哈希值(例:#echo -n '<monitors_string>' | md5sum
)来创建clusterID
,并保持该monitors
存在于该clusterID
的配置中。 - 同时,如果树内存储类的
adminId
的值不是admin
,那么其adminSecretName
就需要被修改成adminId
参数的 base64 编码值。
secret
secret
卷用来给 Pod 传递敏感信息,例如密码。你可以将 Secret 存储在 Kubernetes
API 服务器上,然后以文件的形式挂在到 Pod 中,无需直接与 Kubernetes 耦合。
secret
卷由 tmpfs(基于 RAM 的文件系统)提供存储,因此它们永远不会被写入非易失性(持久化的)存储器。
更多详情请参考配置 Secrets。
storageOS (已弃用)
storageos
卷允许将现有的 StorageOS 卷挂载到你的 Pod 中。
StorageOS 在 Kubernetes 环境中以容器的形式运行,这使得应用能够从 Kubernetes 集群中的任何节点访问本地的或挂接的存储。为应对节点失效状况,可以复制数据。 若需提高利用率和降低成本,可以考虑瘦配置(Thin Provisioning)和数据压缩。
作为其核心能力之一,StorageOS 为容器提供了可以通过文件系统访问的块存储。
StorageOS 容器需要 64 位的 Linux,并且没有其他的依赖关系。 StorageOS 提供免费的开发者授权许可。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
name: redis
role: master
name: test-storageos-redis
spec:
containers:
- name: master
image: kubernetes/redis:v1
env:
- name: MASTER
value: "true"
ports:
- containerPort: 6379
volumeMounts:
- mountPath: /redis-master-data
name: redis-data
volumes:
- name: redis-data
storageos:
# `redis-vol01` 卷必须在 StorageOS 中存在,并位于 `default` 名字空间内
volumeName: redis-vol01
fsType: ext4
关于 StorageOS 的进一步信息、动态供应和持久卷申领等等,请参考 StorageOS 示例。
vsphereVolume
vsphereVolume
用来将 vSphere VMDK 卷挂载到你的 Pod 中。
在卸载卷时,卷的内容会被保留。
vSphereVolume 卷类型支持 VMFS 和 VSAN 数据仓库。
创建 VMDK 卷
选择下列方式之一创建 VMDK。
首先 ssh 到 ESX,然后使用下面的命令来创建 VMDK:
vmkfstools -c 2G /vmfs/volumes/DatastoreName/volumes/myDisk.vmdk
使用下面的命令创建 VMDK:
vmware-vdiskmanager -c -t 0 -s 40GB -a lsilogic myDisk.vmdk
vSphere VMDK 配置示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-vmdk
spec:
containers:
- image: k8s.gcr.io/test-webserver
name: test-container
volumeMounts:
- mountPath: /test-vmdk
name: test-volume
volumes:
- name: test-volume
# 此 VMDK 卷必须已经存在
vsphereVolume:
volumePath: "[DatastoreName] volumes/myDisk"
fsType: ext4
进一步信息可参考 vSphere 卷。
vSphere CSI 迁移
Kubernetes v1.19 [beta]
当 vsphereVolume
的 CSIMigration
特性被启用时,所有插件操作都被从树内插件重定向到
csi.vsphere.vmware.com
CSI 驱动。
为了使用此功能特性,必须在集群中安装
vSphere CSI 驱动,并启用
CSIMigration
和 CSIMigrationvSphere
特性门控。
此特性还要求 vSphere vCenter/ESXi 的版本至少为 7.0u1,且 HW 版本至少为 VM version 15。
vSphere CSI 驱动不支持内置 vsphereVolume
的以下 StorageClass 参数:
diskformat
hostfailurestotolerate
forceprovisioning
cachereservation
diskstripes
objectspacereservation
iopslimit
使用这些参数创建的现有卷将被迁移到 vSphere CSI 驱动,不过使用 vSphere CSI 驱动所创建的新卷都不会理会这些参数。
vSphere CSI 迁移完成
Kubernetes v1.19 [beta]
为了避免控制器管理器和 kubelet 加载 vsphereVolume
插件,你需要将
InTreePluginvSphereUnregister
特性设置为 true
。你还必须在所有工作节点上安装
csi.vsphere.vmware.com
CSI 驱动。
Portworx CSI 迁移
Kubernetes v1.23 [alpha]
Kubernetes 1.23 中加入了 Portworx 的 CSIMigration
功能,但默认不会启用,因为该功能仍处于 alpha 阶段。
该功能会将所有的插件操作从现有的树内插件重定向到
pxd.portworx.com
容器存储接口(Container Storage Interface, CSI)驱动程序。
集群中必须安装
Portworx CSI 驱动。
要启用此功能,请在 kube-controller-manager 和 kubelet 中设置 CSIMigrationPortworx=true
。
使用 subPath
有时,在单个 Pod 中共享卷以供多方使用是很有用的。
volumeMounts.subPath
属性可用于指定所引用的卷内的子路径,而不是其根路径。
下面例子展示了如何配置某包含 LAMP 堆栈(Linux Apache MySQL PHP)的 Pod 使用同一共享卷。
此示例中的 subPath
配置不建议在生产环境中使用。
PHP 应用的代码和相关数据映射到卷的 html
文件夹,MySQL 数据库存储在卷的 mysql
文件夹中:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-lamp-site
spec:
containers:
- name: mysql
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "rootpasswd"
volumeMounts:
- mountPath: /var/lib/mysql
name: site-data
subPath: mysql
- name: php
image: php:7.0-apache
volumeMounts:
- mountPath: /var/www/html
name: site-data
subPath: html
volumes:
- name: site-data
persistentVolumeClaim:
claimName: my-lamp-site-data
使用带有扩展环境变量的 subPath
Kubernetes v1.17 [stable]
使用 subPathExpr
字段可以基于 Downward API 环境变量来构造 subPath
目录名。
subPath
和 subPathExpr
属性是互斥的。
在这个示例中,Pod 使用 subPathExpr
来 hostPath 卷 /var/log/pods
中创建目录 pod1
。
hostPath
卷采用来自 downwardAPI
的 Pod 名称生成目录名。
宿主目录 /var/log/pods/pod1
被挂载到容器的 /logs
中。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod1
spec:
containers:
- name: container1
env:
- name: POD_NAME
valueFrom:
fieldRef:
apiVersion: v1
fieldPath: metadata.name
image: busybox:1.28
command: [ "sh", "-c", "while [ true ]; do echo 'Hello'; sleep 10; done | tee -a /logs/hello.txt" ]
volumeMounts:
- name: workdir1
mountPath: /logs
# 包裹变量名的是小括号,而不是大括号
subPathExpr: $(POD_NAME)
restartPolicy: Never
volumes:
- name: workdir1
hostPath:
path: /var/log/pods
资源
emptyDir
卷的存储介质(磁盘、SSD 等)是由保存 kubelet
数据的根目录(通常是 /var/lib/kubelet
)的文件系统的介质确定。
Kubernetes 对 emptyDir
卷或者 hostPath
卷可以消耗的空间没有限制,容器之间或 Pod 之间也没有隔离。
要了解如何使用资源规约来请求空间,可参考 如何管理资源。
树外(Out-of-Tree)卷插件
Out-of-Tree 卷插件包括 容器存储接口(CSI) 和 FlexVolume(已弃用)。 它们使存储供应商能够创建自定义存储插件,而无需将插件源码添加到 Kubernetes 代码仓库。
以前,所有卷插件(如上面列出的卷类型)都是“树内(In-Tree)”的。 “树内”插件是与 Kubernetes 的核心组件一同构建、链接、编译和交付的。 这意味着向 Kubernetes 添加新的存储系统(卷插件)需要将代码合并到 Kubernetes 核心代码库中。
CSI 和 FlexVolume 都允许独立于 Kubernetes 代码库开发卷插件,并作为扩展部署(安装)在 Kubernetes 集群上。
对于希望创建树外(Out-Of-Tree)卷插件的存储供应商,请参考 卷插件常见问题。
CSI
容器存储接口 (CSI) 为容器编排系统(如 Kubernetes)定义标准接口,以将任意存储系统暴露给它们的容器工作负载。
更多详情请阅读 CSI 设计方案。
一旦在 Kubernetes 集群上部署了 CSI 兼容卷驱动程序,用户就可以使用
csi
卷类型来挂接、挂载 CSI 驱动所提供的卷。
csi
卷可以在 Pod 中以三种方式使用:
- 通过 PersistentVolumeClaim(#persistentvolumeclaim) 对象引用
- 使用一般性的临时卷 (Alpha 特性)
- 使用 CSI 临时卷, 前提是驱动支持这种用法(Beta 特性)
存储管理员可以使用以下字段来配置 CSI 持久卷:
driver
:指定要使用的卷驱动名称的字符串值。 这个值必须与 CSI 驱动程序在GetPluginInfoResponse
中返回的值相对应;该接口定义在 CSI 规范中。 Kubernetes 使用所给的值来标识要调用的 CSI 驱动程序;CSI 驱动程序也使用该值来辨识哪些 PV 对象属于该 CSI 驱动程序。
volumeHandle
:唯一标识卷的字符串值。 该值必须与 CSI 驱动在CreateVolumeResponse
的volume_id
字段中返回的值相对应;接口定义在 CSI 规范 中。 在所有对 CSI 卷驱动程序的调用中,引用该 CSI 卷时都使用此值作为volume_id
参数。
readOnly
:一个可选的布尔值,指示通过ControllerPublished
关联该卷时是否设置该卷为只读。默认值是 false。 该值通过ControllerPublishVolumeRequest
中的readonly
字段传递给 CSI 驱动。
fsType
:如果 PV 的VolumeMode
为Filesystem
,那么此字段指定挂载卷时应该使用的文件系统。 如果卷尚未格式化,并且支持格式化,此值将用于格式化卷。 此值可以通过ControllerPublishVolumeRequest
、NodeStageVolumeRequest
和NodePublishVolumeRequest
的VolumeCapability
字段传递给 CSI 驱动。
volumeAttributes
:一个字符串到字符串的映射表,用来设置卷的静态属性。 该映射必须与 CSI 驱动程序返回的CreateVolumeResponse
中的volume.attributes
字段的映射相对应; CSI 规范 中有相应的定义。 该映射通过ControllerPublishVolumeRequest
、NodeStageVolumeRequest
、和NodePublishVolumeRequest
中的volume_attributes
字段传递给 CSI 驱动。
controllerPublishSecretRef
:对包含敏感信息的 Secret 对象的引用; 该敏感信息会被传递给 CSI 驱动来完成 CSIControllerPublishVolume
和ControllerUnpublishVolume
调用。 此字段是可选的;在不需要 Secret 时可以是空的。 如果 Secret 对象包含多个 Secret 条目,则所有的 Secret 条目都会被传递。
nodeStageSecretRef
:对包含敏感信息的 Secret 对象的引用。 该信息会传递给 CSI 驱动来完成 CSINodeStageVolume
调用。 此字段是可选的,如果不需要 Secret,则可能是空的。 如果 Secret 对象包含多个 Secret 条目,则传递所有 Secret 条目。
nodePublishSecretRef
:对包含敏感信息的 Secret 对象的引用。 该信息传递给 CSI 驱动来完成 CSINodePublishVolume
调用。 此字段是可选的,如果不需要 Secret,则可能是空的。 如果 Secret 对象包含多个 Secret 条目,则传递所有 Secret 条目。
CSI 原始块卷支持
Kubernetes v1.18 [stable]
具有外部 CSI 驱动程序的供应商能够在 Kubernetes 工作负载中实现原始块卷支持。
你可以和以前一样,安装自己的 带有原始块卷支持的 PV/PVC, 采用 CSI 对此过程没有影响。
CSI 临时卷
Kubernetes v1.16 [beta]
你可以直接在 Pod 规约中配置 CSI 卷。采用这种方式配置的卷都是临时卷, 无法在 Pod 重新启动后继续存在。 进一步的信息可参阅临时卷。
有关如何开发 CSI 驱动的更多信息,请参考 kubernetes-csi 文档。
从树内插件迁移到 CSI 驱动程序
Kubernetes v1.17 [beta]
启用 CSIMigration
功能后,针对现有树内插件的操作会被重定向到相应的 CSI 插件(应已安装和配置)。
因此,操作员在过渡到取代树内插件的 CSI 驱动时,无需对现有存储类、PV 或 PVC(指树内插件)进行任何配置更改。
所支持的操作和功能包括:配备(Provisioning)/删除、挂接(Attach)/解挂(Detach)、 挂载(Mount)/卸载(Unmount)和调整卷大小。
上面的卷类型节列出了支持 CSIMigration
并已实现相应 CSI
驱动程序的树内插件。
flexVolume
Kubernetes v1.23 [deprecated]
FlexVolume 是一个使用基于 exec 的模型来与驱动程序对接的树外插件接口。 用户必须在每个节点上的预定义卷插件路径中安装 FlexVolume 驱动程序可执行文件,在某些情况下,控制平面节点中也要安装。
Pod 通过 flexvolume
树内插件与 FlexVolume 驱动程序交互。
更多详情请参考 FlexVolume README 文档。
FlexVolume 已弃用。推荐使用树外 CSI 驱动来将外部存储整合进 Kubernetes。
FlexVolume 驱动的维护者应开发一个 CSI 驱动并帮助用户从 FlexVolume 驱动迁移到 CSI。 FlexVolume 用户应迁移工作负载以使用对等的 CSI 驱动。
挂载卷的传播
挂载卷的传播能力允许将容器安装的卷共享到同一 Pod 中的其他容器,甚至共享到同一节点上的其他 Pod。
卷的挂载传播特性由 Container.volumeMounts
中的 mountPropagation
字段控制。
它的值包括:
None
- 此卷挂载将不会感知到主机后续在此卷或其任何子目录上执行的挂载变化。 类似的,容器所创建的卷挂载在主机上是不可见的。这是默认模式。该模式等同于 Linux 内核文档 中描述的
private
挂载传播选项。
HostToContainer
- 此卷挂载将会感知到主机后续针对此卷或其任何子目录的挂载操作。换句话说,如果主机在此挂载卷中挂载任何内容,容器将能看到它被挂载在那里。
类似的,配置了
Bidirectional
挂载传播选项的 Pod 如果在同一卷上挂载了内容,挂载传播设置为HostToContainer
的容器都将能看到这一变化。该模式等同于 Linux 内核文档 中描述的
rslave
挂载传播选项。
Bidirectional
- 这种卷挂载和HostToContainer
挂载表现相同。 另外,容器创建的卷挂载将被传播回至主机和使用同一卷的所有 Pod 的所有容器。该模式等同于 Linux 内核文档 中描述的
rshared
挂载传播选项。Warning:Bidirectional
形式的挂载传播可能比较危险。 它可以破坏主机操作系统,因此它只被允许在特权容器中使用。 强烈建议你熟悉 Linux 内核行为。 此外,由 Pod 中的容器创建的任何卷挂载必须在终止时由容器销毁(卸载)。
配置
在某些部署环境中,挂载传播正常工作前,必须在 Docker 中正确配置挂载共享(mount share),如下所示。
编辑你的 Docker systemd
服务文件,按下面的方法设置 MountFlags
:
MountFlags=shared
或者,如果存在 MountFlags=slave
就删除掉。然后重启 Docker 守护进程:
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker