Kubernetes存储系统数据持久化管理详解

1. 什么是数据持久化

在容器化的环境中，容器代表的进程很可能需要访问或者操作持久化存储来保存应用程序的数据，那么数据持久化就显得非常重要。 相对于传统的物理机、虚拟机环境下的数据存储，容器环境下需要解决以下问题：

1. 容器存储介质的存储寿命问题
2. 容器的可迁移性问题
3. 容器数据卷的管理问题

Kubernetes作为目前最流行的容器管理平台，通过定义和使用存储卷的方式来实现容器数据的持久化，主要有以下几种方式：

• HostPath
• EmptyDir
• NFS
• iSCSI
• RBD
• Glusterfs
• Cepth

2. 示例1：使用HostPath进行数据持久化

先来看一个使用HostPath的实例，需要做的步骤如下：

1. 编写PV配置文件

pv.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: data-volume
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /home/k8s-data #将k8s-data目录挂载到容器内部

1. 编写PVC配置文件

pvc.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: data-volume-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

1. 编写Pod配置文件

pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostpath-pod
spec:
  containers:
  - name: hostpath-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: data-volume-claim

1. 创建PV、PVC和Pod

$ kubectl apply -f pv.yaml  
$ kubectl apply -f pvc.yaml  
$ kubectl apply -f pod.yaml  

实例说明

上面的实例中，我们使用HostPath的方式实现了Pod的数据持久化。这里讲解一下具体步骤：

1. 通过PV配置文件定义了一个名为"data-volume"的PV，其定义了存储容量为1Gi，访问权限为"ReadWriteOnce"，使用HostPath方式挂载本地目录"/home/k8s-data"。

2. 通过PVC配置文件定义了一个名为"data-volume-claim"的PVC，其请求了1Gi的存储容量，并指定了访问权限为"ReadWriteOnce"。这个PVC将在后面的Pod中被使用。

3. 在Pod配置文件中，定义了使用名为"data"的PVC，该PVC为前面定义的"data-volume-claim"，并将其挂载到容器的"/data"目录。

4. 最后通过kubectl apply命令分别创建了上述定义的PV、PVC以及Pod。

3. 示例2：使用Ceph进行数据持久化

再看一个使用Ceph的实例：

1. 创建Ceph的Secret

ceph-secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: ceph-secret
type: kubernetes.io/rbd
data:
  key: <base64 encoded key>

将<base64 encoded key>替换成Ceph的秘钥。

1. 编写PV配置文件

ceph-pv.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: data-volume
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  rbd:
    monitors:
    - <Ceph Monitor IP>
    pool: <Ceph Pool>
    image: <Ceph Image>
    user: <Ceph User>
    secretRef:
      name: ceph-secret

将<Ceph Monitor IP>、<Ceph Pool>、<Ceph Image>、<Ceph User>替换成相应的信息。

1. 编写PVC配置文件

ceph-pvc.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: data-volume-claim
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  selector:
    matchLabels:
      usage: ceph-data

1. 编写Pod配置文件

ceph-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ceph-pod
spec:
  containers:
  - name: ceph-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: data-volume-claim

1. 创建Secret、PV、PVC和Pod

$ kubectl apply -f ceph-secret.yaml
$ kubectl apply -f ceph-pv.yaml
$ kubectl apply -f ceph-pvc.yaml
$ kubectl apply -f ceph-pod.yaml

实例说明

这个实例中，我们使用了Ceph的分布式存储系统，实现了Pod的数据持久化。具体步骤如下：

1. 创建了Ceph的Secret，用于在Pod中访问Ceph集群。

2. 编写了PV配置文件，定义了一个名为"data-volume"的PV，其使用了Ceph的方式挂载远程存储。其中monitors指定Ceph的Monitor IP，pool、image和user定义了要访问的Ceph存储信息，secretRef指向前面创建的Ceph的Secret。

3. 编写了PVC配置文件，定义了一个名为"data-volume-claim"的PVC，被用于在Pod中访问"data-volume"这个PV。

4. 在Pod配置文件中，我们将名为"data-volume-claim"的PVC挂载到容器的"/data"目录中。

5. 最后通过kubectl apply命令分别创建了上述定义的Ceph的Secret、PV、PVC以及Pod。