kubernetes in action读书笔记（三）pod中的磁盘挂载，卷/持久卷/持久卷声明_kubernetes 卷声明

卷（volume）

为了能够让pod在运行期间使用磁盘资源，kubernetes为pod定义了volume属性，和pod拥有相同的生命周期，pod创建时创建 ，pod删除时删除，volume本身并不是一个独立的kubernetes资源对象，而是pod的一个属性，volume可以理解为不同的存储类型，常见的可以支持的类型包括：

• hostPath，将node上的一个目录挂载在pod中
• NFS，network file system，一种网络存储技术
• emptyDir，存储临时数据简单空目录
• gitRepo，用一个具体的git仓库地址对应的内容来初始化的volume
• cephfs，一种分布式的存储技术
• configMap/secret，将一个kubernetes的configmap/sercret内容转存为文件后挂载在pod 对应文件路径下
• persistVolumeClaim，一种动态配置的持久存储类型

对于卷（volume）的使用，一般分两步：

1. 声明一个volume
2. 挂载应用程序需要的目录到已经声明的volume

一个简单的例子：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:  
  name: fortune
spec:
  containers:
  - image: luksa/fortune
    name: html-generator
    volumeMounts: //在html卷下挂载一个路径
    - name: html
      mountPath: /var/htdocs
  - image: nginx:alphine
    name: web-server
    volumeMounts: //在html卷下挂载一个路径
    - name: html
      mountPath: /usr/share/nginx/html
      readOnly: true
volumes: //一个类型为empty的volume，名字叫html
- name: html
  emptyDir: {}
    medium:  Memory //可以指定卷的类型，使用内存而不是磁盘，提高效率
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emptyDir是最简单的卷类型，其他卷都是基于empty进行构建的，举个例子，类型为git-repo的卷类型 ，其yaml如下：

volumes: //一个类型为empty的volume，名字叫html
- name: html
  gitRepo: {}
    repository: xxxxxxxxx
    reverison: master
    directory: .
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每次pod在删除创建的到时候都会从git repo拉取最新的文件，按照sidecar的逻辑来看，应该将git-repo更新的逻辑放在用一个pod的不同容器中，减少对住应用程序的影响。

以上两种volume都属于临时性存储，当pod删除时，卷的内容和卷本身都会删除，hostPath则不会，在pod删除后，新创建的pod仍然能够访问上一个pod修改后的数据，volume和volume的内容都得到了保存。只不过在使用hostPath的时候要注意连续两次的pod都必须在同一台主机上，不然会出现找不到上一个pod卷的问题。

持久卷（persist volume）和持久卷声明 （persist volume claim）

和volume一样，用以提供给pod进行数据持久化使用，只不过persistVolume和volume的区别在于persistVolume在pod删除后仍然能够在下一个pod启动后继续使用。本身和其存储的内容不会丢失，其实一个用hostPath类型volume挂载的目录已经能够实现数据的不丢失，但是受限于节点的限制，因此为了实现前后两次pod能够使用同一份数据，需要提供NAS类型的存储能力作为volume。

举个例子：NFS类型的volume

volumes: //一个类型为empty的volume，名字叫html
- name: html
  nfs: 
    server: xxx.xx.xx.xx
    path: /xxxx/xxxx
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通过声明一个类型为NFS的volume，pod在重启后可以仍然使用相同server、相同的path，可以实现读取上一个pod的volume的数据。这样做有一些弊端，比如如果NFS的地址发生了改变，name需要对所有涉及的pod进行全量的重启，导致断服，所以一种比较好的方式是将的volume存储提供服务与pod的配置分离开，当底层发生变化时，不影响上层的服务。
结合两个目标：

1. 提供可持久化的volume
2. 屏蔽底层存储技术，底层与pod解耦
   产生两种资源对象：PV（persist volume），PVC（persist volume claim）

使用NFS的 volume和Persist volume是两个概念，NFS的volume是卷的一种类型，支持持久化存储；Persist volume是Kubernetes的一种资源对象，在pod的使用逻辑上存在一定的区别，两种流程（流程1无PV/PVC，只有volume）：
1、使用NFS的volume：用户创建pod，pod内定义了基于NFS的volume，其中包括server的ip和NFS的path，pod将自己的路径挂载在该volume上。
2、使用NFS类型的PV，用户创建pod，pod定义了pod关联的 PVC；用户定义PVC，PVC传递给api server，kubernetes基于PVC的描述，寻找或创建合适的PV（基于NFS进行创建），并将PVC绑定到对应的PV上；

与卷（volume）不同，持久卷(PV)/持久卷声明(PVC)都是Kubernetes的资源对象，kubernetes可以对PV/PVC进行管理，举一个PVC的例子：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: xxxxx-pv
spec:
  capacity: 
    storage: 5G
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  - ReadOnlyMany
persistentVolumeReclaimRolicy: Retain
gcePersistentDisk:
  pdName: volumePD
  fsType: ext4
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如果在pod中要引用，则需要：

spec:
  volumes:
  - name: volumePD-data
    gcePersistentDisk:
      pdName: volumePD
      fsType: ext4 
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pod在使用PV时的步骤可以理解为以下：

1. 手动创建PV
2. 创建pod，yaml中的volume关联到创建的PV
3. 创建pod过程中会等待绑定PV

经过如上操作，当pod删除后，PV仍然存在，当pod删除后下次创建，仍然能绑定到相同的PV，此时的PV如果发生改变（比如NFS的地址发生改变），pod不需要重启，这是使用PV优于直接创建volume挂载NFS的好处

使用PV解决了开发者自己生命volume带来的底层存储和上层应用的强耦合，那么每次开发者使用磁盘时，都得自己创建自己的PV吗？一个集群内的不同开发者可能会使用不同的PV，每种PV都有自己的定义方式，这对开发者来说提高了开发和学习的成本，所以引入PVC（persistentVolumeClaim）的概念，来解决这个问题。

看一个persistentVolumeClaim的例子：

aoiVersion:
kind: persistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 1G
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  storageClassName: ""//主要通过这个来隔离开发者与底层存储细节，开发者只需要关心resources的内容，申请过程由storageClass来完成，如果不填，那么PVC会默认的从已有的PV中寻找能够和resource匹配的对象来进行绑定，如果找不到就悲剧了
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在pod中引用PVC时，如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - image: myImage
    name: imageName
    volumeMounts:
    - name: my-volume-data
      mountPath: /data
volumes:
- name: my-volume-data
  persistenVolumeClaim:
    claimName: my-pvc
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其实和最开始我们使用volume自己挂NFS、emptyDir啥的很像，只是volumes的创建（绑定）是通过PVC来完成的，除此之外，不需要单独创建PV，但需要的单独创建PVC，pod绑定到PVC，由PVC来想办法创建或绑定到对应的PV。

当我们创建并使用一个PVC后，如果persistentVolumeClaimPolicy如果是Retain，PVC对应的PV会持久的绑定，如果手贱在pod删除后，把PVC删除了，那么再次创建的pod mount的PVC会一直pending，无法获得对应的PV（PV对应的状态时Released）
Retain的意思就是希望在PVC删除的情况下仍然保留PV的数据，如果还想用之前的PVC，那么只能手动删除对应的PV，PVC还提供delete、recycle类型的PVC，当配置为delete或recycle后，PVC创建或挂在的PV可以被不同的PVC反复使用，不会一直保留上一次的数据。但是不是所有PVC的持久化存储class都支持，需要具体去调研

StorageClass（置备程序）

截止目前我们对PVC的使用，已经将开发者对PV具体存储细节隔离开了，但是仅仅按照上述方式，那么PV的创建仍然需要一个管理员来完成，管理员完成PV的创建后，其他开发者通过定义自己的PVC（resources），获得对应的磁盘资源，如果希望持久获得就配置Retain，如果希望共享使用，就配置delete/recycle，当我们使用storageClass这个kubernetes资源对象时，就可以解放团队中的PV管理员角色了。

一个storageClass的例子：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: my-storage-class
provisioner: xxxxxx
paramters: 
  type: xxxx
  zone: xxxx
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StorageClass定义了用哪个置备程序来创建或绑定持久卷，StorageClass是kubernetes的一个资源对象，我们甚至可以自己定义自己的置备程序，例如创建一个myStorageProvider作为pod在kubernetes，定期通过api server获取当前有哪些PVC使用了自己，确定后通过自己的逻辑为对应的pod创建PV并实现PV-PVC的绑定过程，当然这是猜测，后续如果这部分源码才能肯定。

之前的例子中仅仅使用了PVC，但storageClass字段对应是空，kubernetes会从已有的满足条件的PV中寻找合适的进行绑定，如果没有则不会创建新的，这部分逻辑其实是有默认定义的：一个默认的StorageClass，会定义如果在PVC中没有对应的StorageClass，那么就会通过该置备程序来实现PV的创建或绑定。

开发者角度，从volume到StorageClass

回看关于pod挂载磁盘的过程，目前可以看到从简单粗暴到逐步合理使用kubernetes特性：

L1：我的一个pod内多个容器想共享一部分数据，怎么破？创建一个volume，pod内的每个container都volumeMount上就好了

L2：pod重启了，数据都丢了，怎么破？创建volume的时候，别用emptyDir类型，用hostPath将数据存储在主机上就好了

L3：一个节点坏了，被删掉了，在之前node上的数据就再也找不到了（在hostPath上），创建volume的时候，用NFS这种远程的存储就好了

L4：NFS节点坏了，换了个集群，ip全变了，pod上再也找不到之前的数据，怎么破？不要再创建volume了，创建一个PV(persistentVolume)这样 的kubernetes资源，PV的类型写为NFS，当NFS的服务ip变更时，修改PV中的NFS server地址就好了

L5：
用户A使用时，自己创建了PV-A
用户B使用时，也需要PV，但PV创建比较麻烦，照抄了PV-A
用户C使用时，也需要PV，但存储类型和A/B不同，所以得自己去研究一下自己需要用到的存储类型PV应该如何创建
使用PVC，A/B/C三个用户只需要定义自己对资源的需求（resource字段定义），同时指定自己所用的存储底层支持的StorageClass，这样在开发者界面看到的就是“所需资源+置备程序Class名称”

L6：市面上没有合适自己产品的PVC置备程序，用户想自己定义一个，用户可以搭建自己的置备程序并按照标准接入kubernetes；其他用户在使用自研的存储置备程序时（自研的置备程序在安装时会创建对应的StorageClass），直接在PVC中指定自研置备程序的storageClassName，同时还可以修改kubernetes默认的置备程序（当用户的PVC中的StorageClass没有定义时生效）

当前项目产品使用的置备程序是rook，回头可以就rook简单写一下流程。