k8s存储介绍（三）valume概述与emptydir

目录

一、Kubernetes 中的 Volume 详解

基本概念

Volume 的主要类型（这里简单介绍，后续章节会详细介绍）

1. 本地存储类型

2. 网络存储类型

3. 云提供商存储

4. 特殊用途类型

PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)

StorageClass

Volume 使用示例

Volume 的生命周期

二、Kubernetes 中的 emptyDir 卷详解

基本概念

关键特性

创建 emptyDir 卷

配置选项

使用内存作为存储介质的示例

典型使用场景

工作原理

内存介质 (tmpfs) 的特殊说明

大小限制 (sizeLimit)

示例：多容器共享 emptyDir

优缺点分析

优点

缺点

最佳实践

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一、Kubernetes 中的 Volume 详解

Volume（卷）是 Kubernetes 中用于持久化存储的核心概念，它解决了容器文件系统临时性的问题。下面我将详细介绍 Kubernetes 中的 Volume。

基本概念

Volume 是 Pod 中能够被多个容器访问的共享目录，它与 Pod 的生命周期相同，但比其中的任何容器都持久。当容器重启时，Volume 中的数据会保留。

Volume 的主要类型（这里简单介绍，后续章节会详细介绍）

1. 本地存储类型

• emptyDir: 临时目录，随 Pod 创建而创建，删除而删除

  • 用途：容器间共享文件、临时缓存等

  • 示例：

    volumes:
    - name: shared-dataemptyDir: {}

• hostPath: 将主机节点上的文件或目录挂载到 Pod 中

  • 用途：访问主机系统文件、开发测试环境等

  • 示例：

    volumes:
    - name: host-path-volumehostPath:path: /datatype: Directory

2. 网络存储类型

• NFS: 网络文件系统

  • 示例：

    volumes:
    - name: nfs-volumenfs:server: nfs-server.example.compath: /share

• iSCSI: iSCSI 存储设备

• GlusterFS: 分布式文件系统

• CephFS: Ceph 文件系统

• FC (Fibre Channel): 光纤通道存储

3. 云提供商存储

• awsElasticBlockStore: AWS EBS 卷

• azureDisk: Azure 磁盘

• azureFile: Azure 文件存储

• gcePersistentDisk: GCE 持久化磁盘

4. 特殊用途类型

• secret: 用于将敏感信息(如密码)挂载到 Pod

  • 示例：

    volumes:
    - name: secret-volumesecret:secretName: my-secret

• configMap: 将配置数据挂载到 Pod

• downwardAPI: 使 Pod 和容器的元数据可用作文件

• persistentVolumeClaim: 使用持久卷声明(PVC)来动态提供存储

PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)

这是 Kubernetes 中更高级的持久化存储方案：

• PersistentVolume (PV): 集群中的存储资源，由管理员配置

• PersistentVolumeClaim (PVC): 用户对存储的请求，类似于 Pod 消耗节点资源的方式

示例 PV:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv-volume
spec:capacity:storage: 10GiaccessModes:- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: RetainstorageClassName: slownfs:server: nfs-server.example.compath: /exports

示例 PVC:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: pvc-claim
spec:storageClassName: slowaccessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 3Gi

StorageClass

StorageClass 允许管理员描述他们提供的存储"类"，可以动态配置 PV:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:name: fast
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:type: gp2fsType: ext4

Volume 使用示例

在 Pod 中使用 Volume 的完整示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: mypod
spec:containers:- name: mycontainerimage: nginxvolumeMounts:- name: myvolmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: myvolpersistentVolumeClaim:claimName: pvc-claim

Volume 的生命周期

1. 配置 - 管理员创建 PV 或 StorageClass

2. 绑定 - 用户创建 PVC，系统将其绑定到合适的 PV

3. 使用 - Pod 通过 PVC 使用 PV

4. 释放 - 用户删除 PVC

5. 回收 - 根据 PV 的回收策略(Retain/Delete/Recycle)处理

二、Kubernetes 中的 emptyDir 卷详解

emptyDir 是 Kubernetes 中最简单的 Volume 类型之一，它为 Pod 中的容器提供了一个临时的工作目录。下面我将全面介绍 emptyDir 的特性、用途和工作原理。

基本概念

emptyDir 是一个临时目录，它在 Pod 被分配到节点时创建，并随着 Pod 从节点上删除而被清除。它的生命周期与 Pod 的生命周期完全一致。

关键特性

1. 临时性存储：数据不会持久化，Pod 删除后数据丢失

2. 节点绑定：存储在 Pod 运行的节点本地

3. 容器共享：可被 Pod 内的所有容器访问

4. 初始为空：创建时目录为空，因此得名 emptyDir

创建 emptyDir 卷

在 Pod 定义中创建 emptyDir 的基本语法：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: test-pd
spec:containers:- image: nginxname: nginx-containervolumeMounts:- mountPath: /cachename: cache-volumevolumes:- name: cache-volumeemptyDir: {}

配置选项

emptyDir 支持两个可选参数：

1. medium：存储介质类型

   • 默认："" (节点默认存储介质，通常是磁盘)

   • Memory：使用 RAM 作为存储介质 (tmpfs)

2. sizeLimit：卷的大小限制

   • 默认：nil (无限制)

   • 示例：sizeLimit: 500Mi

使用内存作为存储介质的示例

volumes:
- name: ram-volumeemptyDir:medium: MemorysizeLimit: 256Mi

典型使用场景

1. 临时工作空间：作为应用程序的临时工作目录

2. 容器间共享数据：同一 Pod 中多个容器共享文件

3. 缓存数据：存储不需要持久化的缓存数据

4. 检查点数据：保存应用程序的检查点数据以便从崩溃中恢复

5. 日志收集：存储日志文件直到日志收集器处理它们

工作原理

1. 创建时机：当 Pod 被分配到节点上时，kubelet 会在节点上创建一个空目录

2. 挂载过程：该目录被挂载到 Pod 中指定的容器路径

3. 生命周期：

   • Pod 删除 → 目录被删除

   • 容器崩溃/重启 → 目录和数据保留

   • Pod 被调度到新节点 → 在新节点上创建新空目录

4. 存储位置：通常位于节点的 /var/lib/kubelet/pods/<pod-uid>/volumes/kubernetes.io~empty-dir/ 目录下

内存介质 (tmpfs) 的特殊说明

当设置 medium: Memory 时：

• 数据存储在 RAM 中而不是磁盘上

• 读写速度极快

• 节点重启会导致数据丢失

• 受限于节点内存资源

• 计入容器的内存使用量

大小限制 (sizeLimit)

• 当设置 sizeLimit 时，kubelet 会监控目录的空间使用

• 如果超过限制，Pod 可能会被驱逐 (Evicted)

• 对于内存介质，限制的是内存使用量

• 对于磁盘介质，限制的是磁盘使用量

示例：多容器共享 emptyDir

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: shared-volumes
spec:containers:- name: writerimage: alpinecommand: ["/bin/sh", "-c"]args:- while true; doecho "$(date)" >> /data/log;sleep 1;donevolumeMounts:- name: shared-datamountPath: /data- name: readerimage: alpinecommand: ["/bin/sh", "-c"]args:- tail -f /data/logvolumeMounts:- name: shared-datamountPath: /datavolumes:- name: shared-dataemptyDir: {}

优缺点分析

优点

• 简单易用，无需额外配置

• 访问速度快，特别是使用内存介质时

• 适合临时数据存储需求

• 同一 Pod 中容器间共享数据的便捷方式

缺点

• 数据不持久，Pod 删除后数据丢失

• 不适合存储重要数据

• 节点故障会导致数据丢失

• 内存介质受限于节点可用内存

最佳实践

1. 仅用于临时数据：不要用它存储需要持久化的数据

2. 合理设置大小限制：特别是使用内存介质时

3. 考虑性能需求：对IO要求高的临时数据可使用内存介质

4. 监控使用情况：避免占用过多节点资源

5. 清理敏感数据：应用应负责清理敏感临时数据

emptyDir 是 Kubernetes 中轻量级的临时存储解决方案，理解它的特性和限制有助于在合适的场景中有效使用它。