kubernetes-handbook/architecture/Volume.md

# Kubernetes存储卷

我们知道默认情况下容器的数据都是非持久化的，在容器消亡以后数据也跟着丢失，所以Docker提供了Volume机制以便将数据持久化存储。类似的，Kubernetes提供了更强大的Volume机制和丰富的插件，解决了容器数据持久化和容器间共享数据的问题。

## Volume

目前，Kubernetes支持以下Volume类型：

- emptyDir
- hostPath
- gcePersistentDisk
- awsElasticBlockStore
- nfs
- iscsi
- flocker
- glusterfs
- rbd
- cephfs
- gitRepo
- secret
- persistentVolumeClaim
- downwardAPI
- azureFileVolume
- vsphereVolume
- flexvolume

注意，这些volume并非全部都是持久化的，比如emptyDir、secret、gitRepo等，这些volume会随着Pod的消亡而消失。

## PersistentVolume

对于持久化的Volume，PersistentVolume (PV)和PersistentVolumeClaim (PVC)提供了更方便的管理卷的方法：PV提供网络存储资源，而PVC请求存储资源。这样，设置持久化的工作流包括配置底层文件系统或者云数据卷、创建持久性数据卷、最后创建claim来将pod跟数据卷关联起来。PV和PVC可以将pod和数据卷解耦，pod不需要知道确切的文件系统或者支持它的持久化引擎。

### PV

PersistentVolume（PV）是集群之中的一块网络存储。跟 Node 一样，也是集群的资源。PV 跟 Volume (卷) 类似，不过会有独立于 Pod 的生命周期。比如一个NFS的PV可以定义为

```yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv0003
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    path: /tmp
    server: 172.17.0.2
```

PV的访问模式有三种：

* 第一种，ReadWriteOnce：是最基本的方式，可读可写，但只支持被单个Pod挂载。
* 第二种，ReadOnlyMany：可以以只读的方式被多个Pod挂载。
* 第三种，ReadWriteMany：这种存储可以以读写的方式被多个Pod共享。不是每一种存储都支持这三种方式，像共享方式，目前支持的还比较少，比较常用的是NFS。在PVC绑定PV时通常根据两个条件来绑定，一个是存储的大小，另一个就是访问模式。

### StorageClass

上面通过手动的方式创建了一个NFS Volume，这在管理很多Volume的时候不太方便。Kubernetes还提供了[StorageClass](https://kubernetes.io/docs/user-guide/persistent-volumes/#storageclasses)来动态创建PV，不仅节省了管理员的时间，还可以封装不同类型的存储供PVC选用。

GCE的例子：

```yaml
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-standard
  zone: us-central1-a
```

Ceph RBD的例子：

```yaml
 apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1
  kind: StorageClass
  metadata:
    name: fast
  provisioner: kubernetes.io/rbd
  parameters:
    monitors: 10.16.153.105:6789
    adminId: kube
    adminSecretName: ceph-secret
    adminSecretNamespace: kube-system
    pool: kube
    userId: kube
    userSecretName: ceph-secret-user
```

### PVC

PV是存储资源，而PersistentVolumeClaim (PVC) 是对PV的请求。PVC跟Pod类似：Pod消费Node的源，而PVC消费PV资源；Pod能够请求CPU和内存资源，而PVC请求特定大小和访问模式的数据卷。

```yaml
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: myclaim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 8Gi
  selector:
    matchLabels:
      release: "stable"
    matchExpressions:
      - {key: environment, operator: In, values: [dev]}

```

PVC可以直接挂载到Pod中：

```yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
    - name: myfrontend
      image: dockerfile/nginx
      volumeMounts:
      - mountPath: "/var/www/html"
        name: mypd
  volumes:
    - name: mypd
      persistentVolumeClaim:
        claimName: myclaim
```

## emptyDir

如果Pod配置了emptyDir类型Volume， Pod 被分配到Node上时候，会创建emptyDir，只要Pod运行在Node上，emptyDir都会存在（容器挂掉不会导致emptyDir丢失数据），但是如果Pod从Node上被删除（Pod被删除，或者Pod发生迁移），emptyDir也会被删除，并且永久丢失。

```yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # directory location on host
      path: /data
```

## 其他Volume说明

### hostPath

hostPath允许挂载Node上的文件系统到Pod里面去。如果Pod有需要使用Node上的文件，可以使用hostPath。

```yaml
- hostPath:
  path: /tmp/data
  name: data
```

### NFS

NFS 是Network File System的缩写，即网络文件系统。Kubernetes中通过简单地配置就可以挂载NFS到Pod中，而NFS中的数据是可以永久保存的，同时NFS支持同时写操作。

```yaml
volumes:
- name: nfs
  nfs:
    # FIXME: use the right hostname
    server: 10.254.234.223
    path: "/"
```

### FlexVolume

注意要把volume plugin放到`/usr/libexec/kubernetes/kubelet-plugins/volume/exec/<vendor~driver>/<driver>`，plugin要实现`init/attach/detach/mount/umount`等命令（可参考lvm的[示例](https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/examples/volumes/flexvolume)）。

```yaml
  - name: test
    flexVolume:
      driver: "kubernetes.io/lvm"
      fsType: "ext4"
      options:
        volumeID: "vol1"
        size: "1000m"
        volumegroup: "kube_vg"
```