k8s中本地存储卷emptyDir、hostPath卷_emptydir数据卷类型有什么作用

前言

环境：centos7.9 docker-ce-20.10.9 kubernetes-version v1.22.6

什么是存储卷

存储卷，简称卷，卷是pod的一部分，卷在pod创建时创建，删除pod时卷也会被销毁，卷可以为pod中的所有容器使用，前提是所有容器都将卷挂载到容器里，卷可以挂载到容器的文件系统中的任意位置。一个pod可以定义多个不同类型的卷，一个容器也可以使用不同类型的多个卷。pod需要设置卷来源（spec.volume）和挂载点（spec.containers.volumeMounts）两个信息后才可以使用相应的Volume。

几种常用的卷

emptyDir：用于存储临时数据的简单空目录；
hostPath：用于将目录从工作节点的文件系统挂载到pod中；
nfs：挂载到pod中的nfs共享卷；
congfigMap、secret：特殊的卷，不是用于存储数据，而是用于将配置文件公开给pod中的应用程序；
persistentVolumeClaim：一种持久化存储卷，使用预置或动态配置。

本篇我们只介绍emptyDir卷和hostPath卷，这两种本地存储卷。

emptyDir存储卷

emptyDir卷是最简单的卷，主要用于存储临时数据，当pod生命周期结束，emptyDir卷也就销毁。
emptyDir卷应用场景一般是pod中多个容器共享数据，即在pod中定义一个emptyDir卷，然后容器A挂载到某个目录，容器B也挂载到某个目录，这样，容器A和容器B就能读写文件，就能共享数据。如下演示：

[root@master ~]# cat deplyment_nginx_emptyDir.yaml 		#创建一个有两个容器的pod
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  name: deployment-nginx-emptydir
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
     matchLabels:
         app: nginx-emptyDir
  template:
     metadata:
       labels:
         app: nginx-emptyDir
     spec:
         containers:
         - image: nginx:1.7.9					#容器A的定义
           name: nginx-container						
           ports:
           - name: http 
             containerPort: 80
           volumeMounts:
           - name: emptydir-volume				#容器A挂载了一个名为emptydir-volume的卷，挂载到/test目录
             mountPath: /test
         - image: tomcat						#容器B的定义,容器B是一个Tomcat容器
           name: tomcat
           ports:
           - name: http
             containerPort: 8080
           volumeMounts:
           - name: emptydir-volume				#容器B也挂载了一个名为emptydir-volume的卷，挂载到/test1目录
             mountPath: /test1
         volumes:								#这是定义存储卷，存储卷的类型为emptyDir类型
         - name: emptydir-volume
           emptyDir: {}
[root@master ~]# kubectl  get po				#查看pod，pod已经正常启动
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-nginx-emptydir-5bcc7d467-rx5b6   2/2     Running   0          2m55s
[root@master ~]# kubectl  exec -it deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d -c nginx-container -- bash		#进入nginx的容器
root@deployment-nginx-emptydir-5bcc7d467-rx5b6:/# ls /test/			#查看nginx容器挂载的目录，是空的，没有任何文件
root@deployment-nginx-emptydir-5bcc7d467-rx5b6:/# exit
[root@master ~]# kubectl  exec -it deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d -c tomcat -- bash     #进入Tomcat容器
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/# ls /test1/	#查看tomcat容器挂载的目录，是空的，没有任何文件

#下面我们在tomcat的挂载目录/test1/中创建一个文件，然后去nginx容器中查看是否能正常共享：
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# touch file{1..10}		#随便创建一些文件
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# ls
file1  file10  file2  file3  file4  file5  file6  file7  file8  file9
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# echo "hello world" >file1	#模拟写入数据
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# echo "hello world" >file2	#模拟写入数据
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# echo "hello world" >file3	#模拟写入数据
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# cat file1					#查看数据
hello world
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test1# exit

#下面进入nginx容器：
[root@master ~]# kubectl  exec -it deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d -c nginx-container -- bash
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/# cd /test/
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test# ls				#正常查看文件
file1  file10  file2  file3  file4  file5  file6  file7  file8  file9
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test# cat file1		#正常读写文件内容
hello world
root@deployment-nginx-emptydir-7bb448744d-kkt5d:/test# 
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以上就成功演示了在一个pod多个容器中使用emptyDir共享数据。emptyDir的数据随着容器的消亡也会销毁。
默认情况下，emptyDir卷实在node节点上的磁盘创建的，其实还可以让emptyDir卷存在于内存中而不是磁盘，通过设置medium参数即可。

volumes:								#这是定义存储卷，存储卷的类型为emptyDir类型
         - name: emptydir-volume
           emptyDir: 
             medium: Memory
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hostPaht储存卷

hostPath：用于将目录从工作节点的文件系统挂载到pod中。
我们知道，虽然hostPath卷实现pod中数据存储到节点的文件系统中，但是pod的调度不是固定的，也就是当pod消失后deployment重新创建一个pod，而这pod如果不是被调度到之前pod的节点，那么该pod就不能访问之前的数据。

下面我们在node1节点上创建2目录，/usr/share/nginx/html/、/var/log/nginx/目录，/usr/share/nginx/html/目录存放nginx的html文件，/var/log/nginx/目录存放nginx的log日志，这样我们在定义pod时，就可以把目录挂载到pod中的nginx容器中去，这样就可以实现模拟：更新node1中目录的/usr/share/nginx/html/下的文件，就能实现pod的nginx容器升级，已经可以存储nginx的日志，如下所示：

[root@node1 ~]# mkdir -p /var/log/nginx/					#在node1节点上创建日志目录
[root@node1 ~]# mkdir -p /usr/share/nginx/html				#在node1节点上创建存放网页html文件的目录
[root@node1 ~]# touch index.html							#创建一个我们的网页文件，内容如下：
<html>
<head><title>Nginx</title></head>						
<body>
<center><h1>Hello Wolrd,I am liming</h1></center>			#定义了一些基本的内容
<hr><center>nginx</center>
</body>
</html>
[root@node1 html]# 


[root@master ~]# vim deplyment_nginx_hostPath.yaml 			#现在我们在master节点上创建一个Deployment资源
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
  name: deployment-nginx-hostpath
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
     matchLabels:
         app: nginx-hostPath
  template:
     metadata:
       labels:
         app: nginx-hostPath
     spec:
         containers:
         - image: nginx:1.7.9
           name: nginx-container
           ports:
           - name: http 
             containerPort: 80
           volumeMounts:										#定义挂载点
           - name: html-volume									#第一个卷的名称
             mountPath: /usr/share/nginx/html					#挂载路径，表示将html-volume卷挂载到该路径下
           - name: log-volume									#第二个卷的名称
             mountPath: /var/log/nginx							#挂载路径，表示将log-volume卷挂载到该路径下
         volumes:												#定义两个hostPath类型的卷
         - name: html-volume									#存储卷名称为html-volume
           hostPath: 											#存储卷的类型为hostPath
             path: /usr/share/nginx/html						#主机路径，即实际的node节点上的目录（目录必须要先存在）
             type: Directory									#表示存储卷为目录
         - name: log-volume										#存储卷名称为log-volume
           hostPath:											#存储卷的类型为hostPath
             path: /var/log/nginx								#主机路径，即实际的node节点上的目录（目录必须要先存在）
             type: Directory									#表示给定的path路径目录必须存在，type的类型还可以是DirectoryOrCreate（不存在目录则创建）、FileOrCreate（不存在文件则创建）、File（文件必须存在）、CharDevice（字符设备必须存在）、BlockDevice（块设备必须存在）
[root@master ~]# 
#以上，我们就定义个两个存储卷，挂载到了容器的不同目录中去。下面，我们来访问访问一下nginx（要能正常访问nginx，必须先创建service暴露服务这里创建service这步省略）：
[root@master ~]# curl  10.104.5.99								#访问nginx，成功，（这个ip是service暴露的集群内部ip）
<html>
<head><title>Nginx</title></head>
<body>
<center><h1>Hello Wolrd,I am liming</h1></center>
<hr><center>nginx</center>
</body>
</html>
[root@master ~]# 
[root@node1 ~]# tail -222f /var/log/nginx/access.log 			#到node1节点上查看挂载点的日志，发现日志也正常存储了
10.244.0.0 - - [19/Feb/2022:03:13:42 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "curl/7.29.0" "-"
10.244.0.0 - - [19/Feb/2022:03:23:19 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 141 "-" "curl/7.29.0" "-"

10.244.0.0 - - [19/Feb/2022:03:23:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 141 "-" "curl/7.29.0" "-"
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以上就演示了如何创建hostPath卷，但是实际生产中，并不会使用hostPath类型的存储卷来持久化存储数据，因为还是那句话，当pod消失后deployment重新创建一个pod，而这pod如果不是被调度到之前pod的节点，那么该pod就不能访问之前的数据。

总结

1、存储卷是pod的一部分，卷在pod创建时创建，删除pod时卷也会被销毁，卷可以为pod中的所有容器使用，前提是所有容器都将卷挂载到容器里，卷可以挂载到容器的文件系统中的任意位置；
2、一个容器可以使用不同类型的多个卷；
3、emptyDir存储卷：用于存储临时数据的简单空目录，适用于一个pod中多个容器共享数据的场景；
     spec:
         containers:
         - image: nginx:1.7.9					#容器A的定义
           name: nginx-container						
           ports:
           - name: http 
             containerPort: 80
           volumeMounts:
           - name: emptydir-volume				#容器A挂载了一个名为emptydir-volume的卷，挂载到/test目录
             mountPath: /test
         - image: tomcat						#容器B的定义,容器B是一个Tomcat容器
           name: tomcat
           ports:
           - name: http
             containerPort: 8080
           volumeMounts:
           - name: emptydir-volume				#容器B也挂载了一个名为emptydir-volume的卷，挂载到/test1目录
             mountPath: /test1
         volumes:								#这是定义存储卷，存储卷的类型为emptyDir类型
         - name: emptydir-volume
           emptyDir: {}

emptyDir卷适用于一个pod多个容器中使用emptyDir卷进行数据共享，emptyDir的数据随着容器的消亡也会销毁，还可以通过设置medium参数让emptyDir卷存在于内存中而不是磁盘，这样的数据读取会更快。
 
4、hostPath存储卷：用于将目录从工作节点的文件系统挂载到pod中；
spec:
         containers:
         - image: nginx:1.7.9
           name: nginx-container
           ports:
           - name: http 
             containerPort: 80
           volumeMounts:										#定义挂载点
           - name: html-volume									#第一个卷的名称
             mountPath: /usr/share/nginx/html					#挂载路径，表示将html-volume卷挂载到该路径下
           - name: log-volume									#第二个卷的名称
             mountPath: /var/log/nginx							#挂载路径，表示将log-volume卷挂载到该路径下
         volumes:												#定义两个hostPath类型的卷
         - name: html-volume									#存储卷名称为html-volume
           hostPath: 											#存储卷的类型为hostPath
             path: /usr/share/nginx/html						#主机路径，即实际的node节点上的目录（目录必须要先存在）
             type: Directory									#表示存储卷为目录
         - name: log-volume										#存储卷名称为log-volume
           hostPath:											#存储卷的类型为hostPath
             path: /var/log/nginx								#主机路径，即实际的node节点上的目录（目录必须要先存在）
             type: Directory									#表示存储卷为目录
[root@master ~]# 

使用hostPath存储卷，当pod消失后deployment重新创建一个pod，而这pod如果不是被调度到之前pod的节点，那么该pod就不能访问之前的数据，所以，不应该使用hostPath卷来做持久化数据。
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以上我们介绍了emptyDir和hostPath卷的使用情况，由于两者都是属于本地的存储卷，而且都有自己的缺点，所以不应该使用它两作为持久化存储数据，我们需要某种远程的网络存储，如nfs，下篇我们将介绍持久化存储。