kubernetes对象之Volume
概述
Volume是对各种存储资源的抽象、虚拟化。为管理、控制、使用存储资源提供统一接口。Openstack中的volume为虚拟机提供存储，Docker中的volume为容器提供存储。因为在kubernetes中可部署运行最小单位是pod ,所以kubernetes的volume为pod提供存储。当然在部署pod时可以不为其提供volume，pod中的容器使用所在节点的硬盘，能同时读写数据的地方称为可读写层。这种存储是容器级的临时存储，不是pod级。其生命周期与容器相同，如果容器crash后被重启，也就是旧容器被删除而新容器启动，则旧容器的可读写层与容器一起被删除，其上数据丢失。同理如果pod在节点之间迁移调度，容器的可读写层并不会迁移调度。因此，kubernetes需要提供pod级volume，本文中的volume特指kubernetes。
Volume类型
Volume是抽象概念，有很多种具体实现，每种实现各具目的、特点、特性。差不多什么东西都可以当成volume，类型如下：
- awsElasticBlockStore
- azureDisk
- azureFile
- cephfs
- configMap
- csi
- downwardAPI
- emptyDir
- fc (fibre channel)
- flocker
- gcePersistentDisk
- gitRepo (deprecated)
- glusterfs
- hostPath
- iscsi
- local
- nfs
- persistentVolumeClaim
- projected
- portworxVolume
- quobyte
- rbd
- scaleIO
- secret
- storageos
- vsphereVolume
这里不对以上所有类型一一介绍,只对目前可能会用到的本地磁盘存储和分布式存储做简单介绍说明
常见存储类型说明及示例
cephfs
cephfs是一款优秀、流行的云环境存储解决方案，原因是它开源、高可用、弹性伸缩，对操作系统、硬件无特殊要求，用户很容易搭建，使用它的节点也无特别要求。它具备awsElasticBlockStore陈述之所有特点，并且单个voluem可以被多个节点同时使用。用户首先搭建自己的cephfs环境，然后配置kubernetes集群与其对接，最后在pod中使用其提供的volume，详细参考这里。
configMap
用户首先创建configＭap并创建数据保存其中，此时数据保存在kubernetes的etcd数据库中，volume还不存在。当用户在pod中引用创建的configMap时，系统首先在节点上创建volume并将数据保存其中，这个volume占用的是节占的存储空间。此后就可以像使用普通volume一样使用它。
configMap是kubernetes中的一种对象类型，核心本质是以volume的方式将单独管理的配置信息传递给pod中的容器，并非用来存储持久化数据。详细参考这里。
downwardAPI
与configＭap类似，以volume的方式向pod中的容器传递信息。configMap中的信息由用户在创建对象时传递，而downwardAPI的信息就来自pod对象本身，downwardAPI不需要创建，它是pod Spec中的一个字段，内容指向pod对象本身的其它字段，如pod的metadata、image等信息。在创建pod时系统首先将指向的字段提取出来，然后创建volume并保存提取出来的字段并挂载，容器就可以读取这些字段了。
downwardAPI的目的是为将pod本身的字段信息如label、annotation等传递给容器的一种手段。详细参考这里。
emptyDir
在节点上运行pod实例时才会创建emptyDir volume。它首先是节点上的一个空目录，pod中的任何容器都可以用volume的形式挂载使用它。如果容器因为某种原因被删除并重新启动，创建的emptyDir不会删除也不会被清空。当pod实例离开节点调度到其它节点或因为缩容被删除时，emptyDir被删除，相当于pod还在但数据丢了。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: {}
glusterfs
与cephfs一样，流行的云环境下的存储解决方案，详细参考这里，示例参考这里。
hostPath
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:
# directory location on host
path: /data
# this field is optional
type: Directory
iscsi
互联网小型计算机系统接口，其特点是便宜。示例参考这里。
local
与emptyDir相似，它也占用节点的存储空间。不同点是它是kubernetes中的一种对象类型，用户可以像管理普通对象一样管理它。emptyDir在pod实例开时运行时分配，当pod离节点时删除。local类型的volume则由用户创建，系统在合适的节点上为其分配资源，调度到这个节点上的pod可以挂载它，pod离开时它也不会消失，除非用户删除。示例：
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: example-pv
spec:
capacity:
storage: 100Gi
# volumeMode field requires BlockVolume Alpha feature gate to be enabled.
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
nfs
nfs
网络文件系统，详细参考这里。
persistentVolumeClaim
与flocker相似，用来屏蔽不同云环境，详细参考这里。
projected
如果一个容器需要挂开多个已经存在的volume比如Secret、ConfigMap、DownwardAPI等，原本每个这种类型的volume需要各自占用一个挂载目录，而projected能将它们整合在一起，并只挂开到一个目录下，示例：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: volume-test
spec:
containers:
- name: container-test
image: busybox
volumeMounts:
- name: all-in-one
mountPath: "/projected-volume"
readOnly: true
volumes:
- name: all-in-one
projected:
sources:
- secret:
name: mysecret
items:
- key: username
path: my-group/my-username
- downwardAPI:
items:
- path: "labels"
fieldRef:
fieldPath: metadata.labels
- path: "cpu_limit"
resourceFieldRef:
containerName: container-test
resource: limits.cpu
- configMap:
name: myconfigmap
items:
- key: config
path: my-group/my-config
