POD 存储、PV、PVC

目录

容器如何持久化存储?

PV和PVC

为什么不能直接在 Pod 或容器中存储数据?

什么是 PV和 PVC?

可以使用本地磁盘空间创建PV吗?

如何让客户端通过ftp上传到远端服务器的POD里面?

另一个POD想访问ftp的POD里面的文件怎么办?


容器如何持久化存储?

DockerKubernetes 中,容器的数据存储行为是 基于层(layer)的,并且容器内的数据在容器生命周期内是持久的,直到容器被删除为止。

1. 容器和镜像的关系

容器是基于镜像(Image)创建的。镜像本身是只读的,而容器在启动时会创建一个可写层,容器对文件系统的所有更改都会写入这个可写层。这就意味着:

  • 镜像:是静态的、不可变的,只包含基础文件和应用程序的环境配置。
  • 容器的可写层:在容器运行时创建,这个层用于保存容器的所有更改,包括安装的应用、修改的文件、生成的数据等。

因此,容器内的文件和更改 不会 被直接丢失,除非容器被 删除。如果容器被停止或重启,但 容器没有被删除,它的可写层中的数据将仍然保留。

2. 容器重启

如果容器被 重启,它会重新启动容器本身,但不会丢失之前的更改,因为容器的可写层是持久存在的(即使容器停止或重启,也不会丢失数据,除非容器本身被删除)。

  • 容器停止并重启:容器的文件系统保持不变,所有在容器内做的更改(如修改配置文件、写入日志等)会在容器重启后仍然存在。
  • 容器被删除:如果容器被删除,无论它是否重启,容器内的更改都会丢失。

3. 举个例子

假设你启动了一个容器,在容器内创建了一个文件 /tmp/test.txt,然后停止并重启容器:

  • 重启容器:容器内的 /tmp/test.txt 文件将会保留。
  • 删除容器并重新启动:容器内的 /tmp/test.txt 文件会丢失,因为容器被完全删除,重建了一个新的容器实例。

4. 容器存储与持久化

容器的可写层是 临时的,它绑定到容器的生命周期。如果你希望数据在容器重启或删除后仍然存在,通常需要使用 持久化存储。在 Kubernetes 中,通常使用 Persistent Volumes (PV)Persistent Volume Claims (PVC) 来解决这个问题。

5. 总结:

  • 容器内的数据在容器重启时不会丢失,只要容器本身没有被删除,容器的可写层中的所有更改会保留。
  • 如果容器被删除,容器内的所有数据(包括在可写层中存储的文件)都会丢失。
  • 持久化存储(如 PV 和 PVC)可以确保数据即使在容器删除或重启后也能保持不丢失。

持久化存储解决方案

对于需要长期存储数据的应用,推荐将数据存储在持久化存储上,而不是直接保存在容器的文件系统中。通过挂载 Persistent Volume (PV)Persistent Volume Claim (PVC),数据将独立于容器的生命周期存在,这样即使容器删除或重启,数据也能得到持久保存。

//没有k8s,直接把容器目录挂载到主机目录即可持久化存储。

PV和PVC

为什么不能直接在 Pod 或容器中存储数据?

直接在 Pod 或容器内存储数据确实是可能的,但这样做有几个问题,尤其是在容器化环境和 Kubernetes 集群中:

  • 容器的短暂性:Kubernetes 中的容器(以及 Pod)通常是短暂的,可能会被删除、重启或重新调度。如果容器被删除,容器内的数据会丢失。因此,容器内部存储的文件是临时的,并且在 Pod 的生命周期内无法保持持久性。

  • Pod 调度和重启:Pod 可能会因为各种原因被删除或重新调度到其他节点。Kubernetes 通过其调度机制决定将 Pod 放在哪个节点运行,这意味着如果没有外部持久存储,每个节点的本地存储都会是独立的,无法共享,也可能在 Pod 重启时丢失数据。

  • 存储共享的需求:如果你需要让多个 Pod 访问相同的数据(例如,多个 Pod 需要读取或写入相同的文件),则必须依赖于共享的存储系统。

什么是 PV和 PVC?
  • Persistent Volume (PV):是 Kubernetes 集群中一个 具体的存储资源,通常由集群管理员预配置。PV 是对物理存储资源的抽象,它可以是多种类型的存储后端(如 NFS、iSCSI、Ceph、云存储等)。它拥有明确的生命周期,并且独立于 Pod 和容器的生命周期。

  • Persistent Volume Claim (PVC):是用户对存储的请求。它类似于对 PV 的“租用”请求。PVC 定义了存储的需求(如大小、访问模式等),Kubernetes 调度器会自动匹配一个合适的 PV 来满足 PVC 的要求。PVC 是用户和存储之间的接口,它让用户无需直接关心存储的具体实现方式,而是专注于声明自己需要什么样的存储。

可以使用本地磁盘空间创建PV吗?

可以使用本地磁盘空间创建 Persistent Volume (PV)。在 Kubernetes 中,你可以使用本地磁盘(例如,物理硬盘、SSD 或本地挂载的存储)来创建一个 PV。这通常通过 hostPathlocal 类型的存储来实现。

但是,使用本地磁盘作为持久存储时,需要考虑一些因素,例如 数据的可靠性Pod 的迁移性因为如果 Pod 运行在某个节点上,而这个节点出现故障或被删除,存储在该节点上的数据将无法访问。为了确保数据的持久性和可靠性,通常会使用 分布式存储系统网络存储(如 NFS、Ceph、iSCSI 等)。但是,若你只是为了测试、开发或某些特定用途,使用本地磁盘作为 PV 是完全可以的。

1. 通过 hostPath 创建本地磁盘的 PV

hostPath 类型的 PV 允许你直接将本地节点的目录或磁盘挂载到容器中。这适用于在单个节点上使用本地磁盘,但不推荐在生产环境中使用,因为它依赖于特定的节点,且不支持跨节点共享。

示例:使用 hostPath 创建 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: local-pv
spec:capacity:storage: 10Gi  # 存储大小volumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce  # 单节点读写persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 数据不会自动删除storageClassName: manual  # 存储类(手动配置)hostPath:path: /mnt/disks/mydisk  # 本地磁盘的挂载路径type: DirectoryOrCreate  # 如果目录不存在则创建

解释:

  • hostPath 指定了本地磁盘路径(例如 /mnt/disks/mydisk)。
  • accessModes 设置为 ReadWriteOnce,表示该 PV 只能由一个节点的一个 Pod 进行读写访问。
  • persistentVolumeReclaimPolicy 设置为 Retain,表示当 PV 被删除时,数据不会被删除。
  • storageClassName 设置为 manual,表示使用手动配置的存储类。

2. 通过 local 类型创建本地磁盘的 PV(推荐方法)

在 Kubernetes 1.14 及以上版本,官方引入了 local 类型的 PV,它更好地支持本地存储设备,并且可以在集群节点上通过 local 存储提供持久存储。这种方式相较于 hostPath 更适合生产环境中的本地存储。

示例:使用 local 类型创建 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: local-pv
spec:capacity:storage: 10Gi  # 存储大小volumeMode: FilesystemaccessModes:- ReadWriteOnce  # 单节点读写persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 数据不会自动删除storageClassName: manual  # 存储类(手动配置)local:path: /mnt/disks/mydisk  # 本地磁盘的挂载路径fsType: ext4  # 文件系统类型

解释:

  • local 类型的 PV 和 hostPath 类似,指定本地路径(如 /mnt/disks/mydisk)。
  • fsType 用于指定文件系统类型(例如 ext4、xfs 等)。
  • volumeMode 设置为 Filesystem,意味着文件存储。
  • persistentVolumeReclaimPolicy 设置为 Retain,以保留数据。

3. 创建 PVC(Persistent Volume Claim)来请求本地存储

一旦 PV 创建完毕,你可以创建一个 PVC(Persistent Volume Claim)来请求这个本地存储。PVC 是应用程序对存储资源的请求,Kubernetes 会根据 PVC 的要求选择合适的 PV。

示例:创建 PVC 来使用本地 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: local-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteOnce  # 单节点读写resources:requests:storage: 10Gi  # 请求的存储大小storageClassName: manual  # 与 PV 的 storageClassName 配置一致

解释:

  • accessModes 与 PV 配置一致,表示 PVC 请求的存储只能由一个节点的一个 Pod 使用。
  • resources.requests.storage 定义了 PVC 请求的存储大小。
  • storageClassName 需要与 PV 配置中的 storageClassName 保持一致。

4. 将 PVC 挂载到 Pod 中

创建 PVC 后,你可以将其挂载到 Pod 中,使用本地存储。

示例:在 Pod 中挂载 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: local-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: nginxvolumeMounts:- mountPath: /data  # 容器中的挂载路径name: local-storagevolumes:- name: local-storagepersistentVolumeClaim:claimName: local-pvc  # 引用 PVC

解释:

  • volumeMounts 将 PVC 挂载到容器的 /data 路径。
  • volumes 使用 PVC local-pvc 作为数据卷。

使用 本地磁盘(如 hostPathlocal 类型)创建的PV节点特定的,这意味着它只能由存储它的节点上的 Pod 访问。简而言之,其他节点上的 Pod 无法访问该 PV,除非它们也在同一节点上运行。

如何让客户端通过ftp上传到远端服务器的POD里面?

目标是让客户端通过FTP上传文件到一个Kubernetes Pod内,而不是直接上传到服务器上。这是可以做到的,但需要通过一些间接的方式来配置和管理。Kubernetes本身并不提供FTP服务。

以下是实现这个需求的几种方法:

1. 使用FTP服务器作为Pod的容器

你可以在Kubernetes集群中部署一个包含FTP服务的Pod。客户端通过FTP上传文件到该Pod后,文件可以直接存储在Pod的文件系统中。这样,你就实现了客户端通过FTP上传文件到Pod内的需求。

步骤:

  • 创建一个Docker镜像,包含FTP服务(例如vsftpd或者ProFTPD)。
  • 在Kubernetes集群中创建一个Pod来运行FTP服务。
  • 配置该Pod的持久化存储(Persistent Volume,PV)和持久化卷声明(Persistent Volume Claim,PVC)来存储上传的文件。
  • 配置该Pod的端口映射,使FTP服务的端口暴露出来,客户端可以通过FTP客户端连接到这个Pod。

示例:

  • 创建一个简单的FTP容器镜像(基于vsftpd):Dockerfile

    FROM alpine:latest
    RUN apk --no-cache add vsftpd
    COPY vsftpd.conf /etc/vsftpd.conf
    EXPOSE 21
    CMD ["vsftpd", "/etc/vsftpd.conf"]
    
  • Kubernetes部署FTP Pod:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:name: ftp-server
    spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: ftp-servertemplate:metadata:labels:app: ftp-serverspec:containers:- name: vsftpdimage: your-ftp-image:latestports:- containerPort: 21volumeMounts:- mountPath: /srv/ftpname: ftp-datavolumes:- name: ftp-datapersistentVolumeClaim:claimName: ftp-pvc
    
  • 创建PVC来存储数据:

    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:name: ftp-pvc
    spec:accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 1Gi
    
  • 创建Service来暴露FTP端口:

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:name: ftp-service
    spec:selector:app: ftp-serverports:- protocol: TCPport: 21targetPort: 21type: LoadBalancer

    另一个POD想访问ftp的POD里面的文件怎么办?

        最常见且推荐的方法是使用 Kubernetes 中的 Persistent Volume (PV)Persistent Volume Claim (PVC)。通过将一个 PVC 挂载到 FTP Pod 上的目录并共享该 PVC,另一个 Pod 可以访问同一个存储资源。这样,无论哪个 Pod 上传文件,其他 Pod 都能读取。

步骤:

  1. 创建 Persistent Volume: 你可以创建一个 PV,并指定存储的类型,比如使用 NFS、Ceph、或者其他共享存储系统。该 PV 会存储所有文件,并由多个 Pod 共享。

  2. 创建 Persistent Volume Claim (PVC): 每个 Pod 都需要通过 PVC 来访问这个 PV。FTP Pod 和另一个远程 Pod 都需要挂载这个 PVC。

示例配置:

Persistent Volume(PV) 配置:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: shared-pv
spec:capacity:storage: 10GiaccessModes:- ReadWriteMany  # 多个Pod可以读写persistentVolumeReclaimPolicy: RetainstorageClassName: standardnfs:path: /mnt/data  # NFS共享路径server: <nfs-server-ip>  # NFS服务器地址

Persistent Volume Claim(PVC) 配置:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: shared-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteManyresources:requests:storage: 10Gi

FTP Pod 配置: 将 PVC 挂载到 FTP Pod 中:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: ftp-server
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: ftp-servertemplate:metadata:labels:app: ftp-serverspec:containers:- name: vsftpdimage: your-ftp-image:latestports:- containerPort: 21volumeMounts:- mountPath: /srv/ftp  # FTP服务存储目录name: ftp-datavolumes:- name: ftp-datapersistentVolumeClaim:claimName: shared-pvc  # 挂载同一个PVC

远端 Pod 配置: 另一个 Pod 可以挂载同一个 PVC,读取上传的文件

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: data-processor
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: data-processortemplate:metadata:labels:app: data-processorspec:containers:- name: processorimage: your-data-processor-image:latestvolumeMounts:- mountPath: /data/uploads  # 数据存储目录name: shared-datavolumes:- name: shared-datapersistentVolumeClaim:claimName: shared-pvc  # 同样挂载同一个PVC

这样,FTP Pod 会将文件存储到 /srv/ftp,而 远端 Pod 可以访问 /data/uploads 目录,读取 FTP 上传的文件。

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