容器中的文件在磁盘上是临时存放的,这给在容器中运行较重要的应用带来一些问题。 当容器崩溃停止时会出现一个问题。此时容器状态未保存, 因此在容器生命周期内创建或修改的所有文件都将丢失。 在崩溃期间,kubelet 会以干净的状态重新启动容器。 当多个容器在一个 Pod 中运行并且需要共享文件时,会出现另一个问题。 跨所有容器设置和访问共享文件系统具有一定的挑战性。

卷类型

awsElasticBlockStore (已移除)

Kubernetes 1.28 不包含 awsElasticBlockStore 卷类型。
AWSElasticBlockStore 树内存储驱动已在 Kubernetes v1.19 版本中废弃, 并在 v1.27 版本中被完全移除。
Kubernetes 项目建议你转为使用 AWS EBSopen in new window 第三方存储驱动插件。

azureDisk (已移除)

Kubernetes 1.28 不包含 azureDisk 卷类型。
AzureDisk 树内存储驱动已在 Kubernetes v1.19 版本中废弃,并在 v1.27 版本中被完全移除。
Kubernetes 项目建议你转为使用 Azure Diskopen in new window 第三方存储驱动插件。

azureFile (已弃用)

特性状态: Kubernetes v1.21 [deprecated]
azureFile 卷类型用来在 Pod 上挂载 Microsoft Azure 文件卷(File Volume)(SMB 2.1 和 3.0)。

azureFile CSI 迁移

特性状态: Kubernetes v1.26 [stable]
启用 azureFile 的 CSIMigration 特性后,所有插件操作将从现有的树内插件重定向到 file.csi.azure.com 容器存储接口(CSI)驱动程序。要使用此特性,必须在集群中安装 Azure 文件 CSI 驱动程序open in new window,并且CSIMigrationAzureFile 特性门控open in new window 必须被启用。

Azure 文件 CSI 驱动尚不支持为同一卷设置不同的 fsgroup。 如果 CSIMigrationAzureFile 特性被启用,用不同的 fsgroup 来使用同一卷也是不被支持的。

azureFile CSI 迁移完成

特性状态: Kubernetes v1.21 [alpha]
要禁止控制器管理器和 kubelet 加载 azureFile 存储插件, 请将 InTreePluginAzureFileUnregister 标志设置为 true

cephfs

Kubernetes 项目建议你转为使用 CephFS CSIopen in new window 第三方存储驱动插件。

cephfs 卷允许你将现存的 CephFS 卷挂载到 Pod 中。 不像 emptyDir 那样会在 Pod 被删除的同时也会被删除,cephfs 卷的内容在 Pod 被删除时会被保留,只是卷被卸载了。 这意味着 cephfs 卷可以被预先填充数据,且这些数据可以在 Pod 之间共享。同一 cephfs 卷可同时被多个写者挂载。
在使用 Ceph 卷之前,你的 Ceph 服务器必须已经运行并将要使用的 share 导出(exported)。

cinder

Kubernetes 1.28 不包含 cinder 卷类型。 OpenStack Cinder 树内存储驱动已在 Kubernetes v1.11 版本中废弃, 并在 v1.26 版本中被完全移除。 Kubernetes 项目建议你转为使用 OpenStack Cinderopen in new window 第三方存储驱动插件。

configMap

configMap 卷提供了向 Pod 注入配置数据的方法。 ConfigMap 对象中存储的数据可以被 configMap 类型的卷引用,然后被 Pod 中运行的容器化应用使用。

引用 configMap 对象时,你可以在卷中通过它的名称来引用。 你可以自定义 ConfigMap 中特定条目所要使用的路径。 下面的配置显示了如何将名为 log-config 的 ConfigMap 挂载到名为 configmap-pod 的 Pod 中:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: configmap-pod
spec:
  containers:
    - name: test
      image: busybox:1.28
      command: ['sh', '-c', 'echo "The app is running!" && tail -f /dev/null']
      volumeMounts:
        - name: config-vol
          mountPath: /etc/config
  volumes:
    - name: config-vol
      configMap:
        name: log-config
        items:
          - key: log_level
            path: log_level

log-config ConfigMap 以卷的形式挂载,并且存储在 log_level 条目中的所有内容都被挂载到 Pod 的 /etc/config/log_level 路径下。 请注意,这个路径来源于卷的 mountPathlog_level 键对应的 path

  • 在使用 ConfigMap 之前你首先要创建它。
  • ConfigMap 总是以 readOnly 的模式挂载。
  • 容器以 subPath 卷挂载方式使用 ConfigMap 时,将无法接收 ConfigMap 的更新。
  • 文本数据挂载成文件时采用 UTF-8 字符编码。如果使用其他字符编码形式,可使用 binaryData 字段。

downwardAPI

downwardAPI 卷用于为应用提供 downward API 数据。 在这类卷中,所公开的数据以纯文本格式的只读文件形式存在。
容器以 subPath 卷挂载方式使用 downward API 时,在字段值更改时将不能接收到它的更新。

emptyDir

对于定义了 emptyDir 卷的 Pod,在 Pod 被指派到某节点时此卷会被创建。 就像其名称所表示的那样,emptyDir 卷最初是空的。尽管 Pod 中的容器挂载 emptyDir 卷的路径可能相同也可能不同,但这些容器都可以读写 emptyDir 卷中相同的文件。 当 Pod 因为某些原因被从节点上删除时,emptyDir 卷中的数据也会被永久删除。

容器崩溃并不会导致 Pod 被从节点上移除,因此容器崩溃期间 emptyDir 卷中的数据是安全的。

  • 缓存空间,例如基于磁盘的归并排序。
  • 为耗时较长的计算任务提供检查点,以便任务能方便地从崩溃前状态恢复执行。
  • 在 Web 服务器容器服务数据时,保存内容管理器容器获取的文件。

emptyDir.medium 字段用来控制 emptyDir 卷的存储位置。 默认情况下,emptyDir 卷存储在该节点所使用的介质上; 此处的介质可以是磁盘、SSD 或网络存储,这取决于你的环境。 你可以将 emptyDir.medium 字段设置为 "Memory", 以告诉 Kubernetes 为你挂载 tmpfs(基于 RAM 的文件系统)。 虽然 tmpfs 速度非常快,但是要注意它与磁盘不同, 并且你所写入的所有文件都会计入容器的内存消耗,受容器内存限制约束。

你可以通过为默认介质指定大小限制,来限制 emptyDir 卷的存储容量。 此存储是从节点临时存储open in new window 中分配的。 如果来自其他来源(如日志文件或镜像分层数据)的数据占满了存储,emptyDir 可能会在达到此限制之前发生存储容量不足的问题。

emptyDir 配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: registry.k8s.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir:
      sizeLimit: 500Mi

fc (光纤通道)

fc 卷类型允许将现有的光纤通道块存储卷挂载到 Pod 中。 可以使用卷配置中的参数 targetWWNs 来指定单个或多个目标 WWN(World Wide Names)。 如果指定了多个 WWN,targetWWNs 期望这些 WWN 来自多路径连接。

你必须配置 FC SAN Zoning,以便预先向目标 WWN 分配和屏蔽这些 LUN(卷),这样 Kubernetes 主机才可以访问它们。

gcePersistentDisk(已移除)

Kubernetes 1.28 不包含 gcePersistentDisk 卷类型。
gcePersistentDisk 源代码树内卷存储驱动在 Kubernetes v1.17 版本中被弃用,在 v1.28 版本中被完全移除。
Kubernetes 项目建议你转为使用 Google Compute Engine Persistent Disk CSIopen in new window 第三方存储驱动插件。

GCE CSI 迁移

特性状态: Kubernetes v1.25 [stable]
启用 GCE PD 的 CSIMigration 特性后,所有插件操作将从现有的树内插件重定向到 pd.csi.storage.gke.io 容器存储接口(CSI)驱动程序。 为了使用此特性,必须在集群中上安装 GCE PD CSI 驱动程序open in new window

gitRepo (已弃用)

gitRepo 卷类型已经被废弃。如果需要在容器中提供 git 仓库,请将一个 EmptyDiropen in new window 卷挂载到 InitContainer 中,使用 git 命令完成仓库的克隆操作,然后将 EmptyDiropen in new window 卷挂载到 Pod 的容器中。

gitRepo 卷是一个卷插件的例子。 该查卷挂载一个空目录,并将一个 Git 代码仓库克隆到这个目录中供 Pod 使用。
下面给出一个 gitRepo 卷的示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: server
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /mypath
      name: git-volume
  volumes:
  - name: git-volume
    gitRepo:
      repository: "git@somewhere:me/my-git-repository.git"
      revision: "22f1d8406d464b0c0874075539c1f2e96c253775"

glusterfs(已移除)

Kubernetes 1.28 不包含 glusterfs 卷类型。
GlusterFS 树内存储驱动程序在 Kubernetes v1.25 版本中被弃用,然后在 v1.26 版本中被完全移除。

hostPath

HostPath 卷存在许多安全风险,最佳做法是尽可能避免使用 HostPath。 当必须使用 HostPath 卷时,它的范围应仅限于所需的文件或目录,并以只读方式挂载。
如果通过 AdmissionPolicy 限制 HostPath 对特定目录的访问,则必须要求 volumeMounts 使用 readOnly 挂载以使策略生效。
hostPath 卷能将主机节点文件系统上的文件或目录挂载到你的 Pod 中。 虽然这不是大多数 Pod 需要的,但是它为一些应用程序提供了强大的逃生舱。
例如,hostPath 的一些用法有:

  • 运行一个需要访问 Docker 内部机制的容器;可使用 hostPath 挂载 /var/lib/docker 路径。
  • 在容器中运行 cAdvisor 时,以 hostPath 方式挂载 /sys
  • 允许 Pod 指定给定的 hostPath 在运行 Pod 之前是否应该存在,是否应该创建以及应该以什么方式存在。

除了必需的 path 属性之外,你可以选择性地为 hostPath 卷指定 type。
支持的 type 值如下:

取值行为
空字符串(默认)用于向后兼容,这意味着在安装 hostPath 卷之前不会执行任何检查。
DirectoryOrCreate如果在给定路径上什么都不存在,那么将根据需要创建空目录,权限设置为 0755,具有与 kubelet 相同的组和属主信息。
Directory在给定路径上必须存在的目录。
FileOrCreate如果在给定路径上什么都不存在,那么将在那里根据需要创建空文件,权限设置为 0644,具有与kubelet 相同的组和所有权。
File在给定路径上必须存在的文件。
Socket在给定路径上必须存在的 UNIX 套接字。
CharDevice在给定路径上必须存在的字符设备。
BlockDevice在给定路径上必须存在的块设备。

当使用这种类型的卷时要小心,因为:

  • HostPath 卷可能会暴露特权系统凭据(例如 Kubelet)或特权 API(例如容器运行时套接字),可用于容器逃逸或攻击集群的其他部分。
  • 具有相同配置(例如基于同一 PodTemplate 创建)的多个 Pod 会由于节点上文件的不同而在不同节点上有不同的行为。
  • 下层主机上创建的文件或目录只能由 root 用户写入。 你需要在特权容器中以 root 身份运行进程,或者修改主机上的文件权限以便容器能够写入 hostPath卷。

hostPath 配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: registry.k8s.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      # 宿主机上目录位置
      path: /data
      # 此字段为可选
      type: Directory

FileOrCreate 模式不会负责创建文件的父目录。 如果欲挂载的文件的父目录不存在,Pod 启动会失败。 为了确保这种模式能够工作,可以尝试把文件和它对应的目录分开挂载,如 FileOrCreate 配置open in new window所示。

hostPath FileOrCreate 配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-webserver
spec:
  containers:
  - name: test-webserver
    image: registry.k8s.io/test-webserver:latest
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/local/aaa
      name: mydir
    - mountPath: /var/local/aaa/1.txt
      name: myfile
  volumes:
  - name: mydir
    hostPath:
      # 确保文件所在目录成功创建。
      path: /var/local/aaa
      type: DirectoryOrCreate
  - name: myfile
    hostPath:
      path: /var/local/aaa/1.txt
      type: FileOrCreate

iscsi

iscsi 卷能将 iSCSI (基于 IP 的 SCSI) 卷挂载到你的 Pod 中。 不像 emptyDir 那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,iscsi 卷的内容在删除 Pod 时会被保留,卷只是被卸载。 这意味着 iscsi 卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。

在使用 iSCSI 卷之前,你必须拥有自己的 iSCSI 服务器,并在上面创建卷。
iSCSI 的一个特点是它可以同时被多个用户以只读方式挂载。 这意味着你可以用数据集预先填充卷,然后根据需要在尽可能多的 Pod 上使用它。 不幸的是,iSCSI 卷只能由单个使用者以读写模式挂载。不允许同时写入

local

local 卷所代表的是某个被挂载的本地存储设备,例如磁盘、分区或者目录。

local 卷只能用作静态创建的持久卷。不支持动态配置。

与 hostPath 卷相比,local 卷能够以持久和可移植的方式使用,而无需手动将 Pod 调度到节点。系统通过查看 PersistentVolume 的节点亲和性配置,就能了解卷的节点约束。

然而,local 卷仍然取决于底层节点的可用性,并不适合所有应用程序。 如果节点变得不健康,那么 local 卷也将变得不可被 Pod 访问。使用它的 Pod 将不能运行。 使用 local 卷的应用程序必须能够容忍这种可用性的降低,以及因底层磁盘的耐用性特征而带来的潜在的数据丢失风险。

下面是一个使用 local 卷和 nodeAffinity 的持久卷示例:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: example-pv
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi
  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

使用 local 卷时,你需要设置 PersistentVolume 对象的 nodeAffinity 字段。 Kubernetes 调度器使用 PersistentVolume 的 nodeAffinity 信息来将使用 local 卷的 Pod 调度到正确的节点。

PersistentVolume 对象的 volumeMode 字段可被设置为 "Block" (而不是默认值 "Filesystem"),以将 local 卷作为原始块设备暴露出来。

使用 local 卷时,建议创建一个 StorageClass 并将其 volumeBindingMode 设置为 WaitForFirstConsumer。要了解更多详细信息,请参考 local StorageClass 示例。 延迟卷绑定的操作可以确保 Kubernetes 在为 PersistentVolumeClaim 作出绑定决策时,会评估 Pod 可能具有的其他节点约束,例如:如节点资源需求、节点选择器、Pod 亲和性和 Pod 反亲和性。

你可以在 Kubernetes 之外单独运行静态驱动以改进对 local 卷的生命周期管理。 请注意,此驱动尚不支持动态配置。 有关如何运行外部 local 卷驱动,请参考 local 卷驱动用户指南。

如果不使用外部静态驱动来管理卷的生命周期,用户需要手动清理和删除 local 类型的持久卷。

nfs

nfs 卷能将 NFS (网络文件系统) 挂载到你的 Pod 中。 不像 emptyDir 那样会在删除 Pod 的同时也会被删除,nfs 卷的内容在删除 Pod 时会被保存,卷只是被卸载。 这意味着 nfs 卷可以被预先填充数据,并且这些数据可以在 Pod 之间共享。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pd
spec:
  containers:
  - image: registry.k8s.io/test-webserver
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /my-nfs-data
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    nfs:
      server: my-nfs-server.example.com
      path: /my-nfs-volume
      readOnly: true

在使用 NFS 卷之前,你必须运行自己的 NFS 服务器并将目标 share 导出备用。
还需要注意,不能在 Pod spec 中指定 NFS 挂载可选项。 可以选择设置服务端的挂载可选项,或者使用 /etc/nfsmount.conf。 此外,还可以通过允许设置挂载可选项的持久卷挂载 NFS 卷。

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Contributors: jobcher