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Kubenets 存儲的分類+數(shù)據(jù)的持久化+PVC/PV+StorageClass

ConfigMap
Secret
Downward API
Volume
PV/PVC
StorageClass

1. ConfigMap

以注入的方式存儲非機密的配置信息（例如配置文件、環(huán)境變量、命令行參數(shù)等）。Pod 可以通過環(huán)境變量或掛載為文件的方式讀取 ConfigMap。

# 文件方式創(chuàng)建
$ kubectl create configmap xxx --from-file=xxx.file

# 命令參數(shù)方式創(chuàng)建
$ kubectl create configmap xxx --from-literal=name=xxx --from-literal=password=xx

# --dry-run只編寫不運行, -o yaml > xxx.yaml 導出到xx.yaml保存為yaml格式
--dry-run=client
-o yaml > xxx.yaml 

# 完整命令
$ kubectl create configmap xxx --from-literal=name=xxx --from-literal=password=xxx --dry-run=client -o yaml > xxx.yaml

使用方式：

作為環(huán)境變量注入 Pod

   apiVersion: v1
   kind: ConfigMap
   metadata:
     name: app-env-bulk
   ---
   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: envfrom-demo
   spec:
     replicas: 1
     selector:
       matchLabels:
         app: envfrom-demo
     template:
       metadata:
         labels:
           app: envfrom-demo
       spec:
         containers:
           - name: app
             image: busybox
             command: ["sh", "-c", "env | grep DB_"]
             envFrom:
               - configMapRef:
                   name: app-env-bulk

2.作為環(huán)境變量單個鍵值注入

   apiVersion: v1
   kind: ConfigMap
   metadata:
     name: app-env
   ---
   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: env-demo
   spec:
     replicas: 1
     selector:
       matchLabels:
         app: env-demo
     template:
       metadata:
         labels:
           app: env-demo
       spec:
         containers:
           - name: app
             image: busybox
             command: ["sh", "-c", "env | grep LOG_LEVEL"]
             env:
               - name: LOG_LEVEL
                 valueFrom:
                   configMapKeyRef:
                     name: app-env
                     key: LOG_LEVEL
               - name: FEATURE_FLAG
                 valueFrom:
                   configMapKeyRef:
                     name: app-env
                     key: FEATURE_FLAG

以卷 (configMap volume) 的方式掛載為文件/目錄

  apiVersion: v1
  kind: ConfigMap
  metadata:
    name: app-config-files
  ---
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: volume-demo
  spec:
    replicas: 1
    selector:
      matchLabels:
        app: volume-demo
    template:
      metadata:
        labels:
          app: volume-demo
      spec:
        containers:
          - name: app
            image: busybox
            command: ["sh", "-c", "ls /config && cat /config/application.properties"]
            volumeMounts:
              - name: config-vol
                mountPath: /config
                readOnly: true
        volumes:
          - name: config-vol
            configMap:
              name: app-config-files

2. Secret

存儲敏感數(shù)據(jù)（如密碼、證書、密鑰），內容會以 Base64 編碼保存。與 ConfigMap 類似，可通過環(huán)境變量或卷掛載到 Pod，并在 API Server/ETCD 中進行額外的訪問控制。

# base64編碼
$ echo -n "Hello World" | base64 
SGVsbG8gV29ybGQ=

# base64解碼
$ echo -n "SGVsbG8gV29ybGQ=" | base64 -d

常見類型如下:

Opaque：默認類型，存放任意 key/value，需要自行決定編碼內容。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: app-secret
 type: Opaque
 stringData:
   username: admin
   password: s3cr3t

 or 

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: app-secret
 type: Opaque
 data:
   username: base64(admin)
   password: base64(s3cr3t)

kubernetes.io/service-account-token：ServiceAccount 自動掛載的令牌，附帶 CA、namespace 等字段。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: default-token
   annotations:
     kubernetes.io/service-account.name: default
 type: kubernetes.io/service-account-token

kubernetes.io/dockercfg 與 kubernetes.io/dockerconfigjson：Docker Registry 憑據(jù)，分別對應舊版 .dockercfg 和新版 .dockerconfigjson。
```
 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: regcred
 type: kubernetes.io/dockerconfigjson
 data:
   .dockerconfigjson: <base64-encoded-config>
```

kubernetes.io/basic-auth：基于用戶認證,保存用戶名/密碼對。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: basic-auth
 type: kubernetes.io/basic-auth
 stringData:
   username: user1
   password: passw0rd

kubernetes.io/ssh-auth：存放 SSH 私鑰數(shù)據(jù)。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: git-ssh
 type: kubernetes.io/ssh-auth
 stringData:
   ssh-privatekey: |
     -----BEGIN OPENSSH PRIVATE KEY-----
     ...
     -----END OPENSSH PRIVATE KEY-----

kubernetes.io/tls：TLS 證書與私鑰（字段固定為 tls.crt、tls.key）。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: tls-cert
 type: kubernetes.io/tls
 stringData:
   tls.crt: |
     -----BEGIN CERTIFICATE-----
     ...
     -----END CERTIFICATE-----
   tls.key: |
     -----BEGIN PRIVATE KEY-----
     ...
     -----END PRIVATE KEY-----

bootstrap.kubernetes.io/token：集群 bootstrap 令牌，用于 kubeadm 加入節(jié)點。

 apiVersion: v1
 kind: Secret
 metadata:
   name: bootstrap-token-abcdef
   namespace: kube-system
 type: bootstrap.kubernetes.io/token
 stringData:
   description: "kubeadm bootstrap token"
   token-id: abcdef
   token-secret: 0123456789abcdef

3. Downward API

把 Pods 自身的元數(shù)據(jù)（例如 Pod 名稱、命名空間、標簽、注解、資源請求與限制等）暴露給容器，方式包括環(huán)境變量和掛載為文件。Downward API 不需要事先創(chuàng)建對象，由 kubelet 在 Pod 生命周期內自動提供。

環(huán)境變量注入 Pod 元數(shù)據(jù)（fieldRef）

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: env-fieldref-demo
 spec:
   containers:
     - name: app
       image: busybox
       command: ["sh", "-c", "env && sleep 3600"]
       env:
         - name: POD_NAME
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.name
         - name: POD_NAMESPACE
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.namespace
         - name: POD_IP
           valueFrom:
             fieldRef:
               fieldPath: status.podIP

環(huán)境變量注入資源請求/限制（resourceFieldRef）

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: env-resource-demo
 spec:
   containers:
     - name: app
       image: busybox
       resources:
         requests:
           cpu: "250m"
           memory: "128Mi"
         limits:
           cpu: "500m"
           memory: "256Mi"
       env:
         - name: CPU_LIMIT
           valueFrom:
             resourceFieldRef:
               containerName: app
               resource: limits.cpu
         - name: MEM_REQUEST
           valueFrom:
             resourceFieldRef:
               containerName: app
               resource: requests.memory
       command: ["sh", "-c", "echo $CPU_LIMIT $MEM_REQUEST && sleep 3600"]

DownwardAPI 卷（以文件形式暴露元數(shù)據(jù)或資源值,可熱更新）

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: volume-downward-demo
   labels:
     app: demo
 spec:
   containers:
     - name: app
       image: busybox
       command: ["sh", "-c", "cat /etc/podinfo/* && sleep 3600"]
       volumeMounts:
         - name: podinfo
           mountPath: /etc/podinfo
           readOnly: true
   volumes:
     - name: podinfo
       downwardAPI:
         items:
           - path: "labels"
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.labels
           - path: "annotations"
             fieldRef:
               fieldPath: metadata.annotations
           - path: "requests_cpu"
             resourceFieldRef:
               containerName: app
               resource: requests.cpu
           - path: "limits_memory"
             resourceFieldRef:
               containerName: app
               resource: limits.memory

投射卷（Projected Volume）結合 DownwardAPI 與其他來源

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: projected-downward-demo
 spec:
   containers:
     - name: app
       image: busybox
       command: ["sh", "-c", "ls /projected && sleep 3600"]
       volumeMounts:
         - name: projected-vol
           mountPath: /projected
           readOnly: true
   volumes:
     - name: projected-vol
       projected:
         sources:
           - downwardAPI:
               items:
                 - path: pod_name
                   fieldRef:
                     fieldPath: metadata.name
                 - path: cpu_limit
                   resourceFieldRef:
                     containerName: app
                     resource: limits.cpu
           - configMap:
               name: app-config
           - secret:
               name: app-secret

4. Volume

解決 Pod 容器「文件系統(tǒng)不持久、彼此隔離」的問題，讓數(shù)據(jù)可以：在同一個 Pod 內共享、在容器重啟后保留，甚至在不同 Pod / 節(jié)點之間持久存儲。

Pod 使用 emptyDir 卷（生命周期隨 Pod）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: emptydir-pod
spec:
 containers:
   - name: app
     image: nginx:1.27
     volumeMounts:
       - name: cache
         mountPath: /cache
 volumes:
   - name: cache
     emptyDir: {}

Pod 使用 hostPath 卷（掛宿主機目錄）

Kubernetes 中 hostPath 的 type 主要有以下幾種（不區(qū)分大小寫時寫法類似，但推薦用官方寫法）：
- DirectoryOrCreate
  - 如果路徑存在：必須是目錄，否則報錯。
  - 如果路徑不存在：在宿主機上創(chuàng)建一個空目錄（權限 0755，屬主為 kubelet 運行用戶）。
- Directory
  - 路徑必須已經(jīng)存在并且是一個目錄。
  - 如果不存在或不是目錄：Pod 啟動失敗。
- FileOrCreate
  - 如果路徑存在：必須是文件，否則報錯。
  - 如果路徑不存在：在宿主機上創(chuàng)建一個空文件（權限 0644，屬主為 kubelet 運行用戶）。
- File
  - 路徑必須已經(jīng)存在并且是一個普通文件。
  - 如果不存在或不是文件：Pod 啟動失敗。
- Socket
  - 路徑必須存在且是 Unix Domain Socket（如一些本地通信場景）。
  - 否則 Pod 啟動失敗。
- CharDevice
  - 路徑必須存在且是字符設備（如 /dev/null、串口設備等）。
  - 否則 Pod 啟動失敗。
- BlockDevice
  - 路徑必須存在且是塊設備（如磁盤 /dev/sdb 等）。
  - 否則 Pod 啟動失敗。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostpath-pod
spec:
  containers:
    - name: app
      image: nginx
      volumeMounts:
        - name: host-data
          mountPath: /data    # 掛載容器內部的路徑
  volumes:
    - name: host-data
      hostPath:
        path: /var/data       # 宿主機路徑
        type: DirectoryOrCreate

使用 PV + PVC 持久卷

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-example
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:                    # 演示用，生產一般用云盤/NFS/CSI
    path: /mnt/data/pv-example
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-example
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pvc-pod
spec:
  containers:
    - name: app
      image: nginx:1.27
      volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc-example

5. PV/PVC+StatefulSet有狀態(tài)服務

Kubernetes 的 PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC) 負責為 Pod 提供持久化存儲：

PV：管理員預先配置的存儲資源，抽象了底層存儲實現(xiàn)（如 NFS、iSCSI、CSI 驅動等），帶有容量、訪問模式、回收策略等屬性。
PVC：應用側對存儲的請求，指定所需容量、訪問模式、StorageClass 等；控制面會嘗試把 PVC 綁定到滿足條件的 PV，或通過 StorageClass 動態(tài)創(chuàng)建新的 PV。
Pod 使用 PVC：在 Pod 的 spec.volumes 中引用 PVC，容器通過 volumeMounts 掛載后即可讀寫。
生命周期：刪除 PVC 時，PV 根據(jù)回收策略（Retain、Delete、Recycle）決定是否保留或清除實際存儲；未被綁定的 PV 處于 Available 狀態(tài)，可供其它 PVC 使用。
常見注意事項：確保訪問模式匹配（例如 ReadWriteOnce vs ReadOnlyMany）、容量需要滿足或高于 PVC 請求、StorageClass 的 allowVolumeExpansion 決定是否可擴容等。

要讓 Kubernetes 的 PVC/PV 能夠正常使用，需要在集群里部署與 PVC 兼容的存儲插件（通常稱為 CSI 驅動或傳統(tǒng)的外部存儲插件）。思路如下：

確認需求：確定應用需要的訪問模式（RWO/RWX/ROX）、性能和容量要求，然后挑選合適的后端存儲（NFS、iSCSI、Ceph RBD/CephFS、各云廠商塊存儲、分布式文件系統(tǒng)等）。
安裝對應存儲插件：
- 現(xiàn)代集群最常用的是 CSI（Container Storage Interface）驅動。通常可通過 Helm Chart、Operator 或云廠商提供的安裝腳本部署。
- 例如：
  - NFS：可以部署 nfs-subdir-external-provisioner（Provisioner + NFS 服務已準備好）。
  - iSCSI：需要在節(jié)點上配置 iSCSI initiator，并部署提供 iSCSI Target 的 CSI（如 OpenEBS iSCSI）。
  - Ceph：常見方案是 Rook-Ceph Operator 或 ceph-csi（支持 RBD、CephFS）。
  - 云廠商塊存儲：AWS EBS CSI、Azure Disk CSI、GKE PD CSI 等。

PV 訪問模式（Access Modes）

PV 的訪問模式定義了存儲卷如何被掛載和訪問：

1. ReadWriteOnce (RWO)

說明：卷可以被單個節(jié)點以讀寫方式掛載
特點：同一時間只能被一個節(jié)點掛載
適用場景：數(shù)據(jù)庫、單實例應用
限制：不支持多節(jié)點同時讀寫

2. ReadOnlyMany (ROX)

說明：卷可以被多個節(jié)點以只讀方式掛載
特點：多個節(jié)點可同時讀取，但不能寫入
適用場景：配置文件、靜態(tài)資源分發(fā)
限制：所有掛載都是只讀的

3. ReadWriteMany (RWX)

說明：卷可以被多個節(jié)點以讀寫方式掛載
特點：支持多節(jié)點同時讀寫
適用場景：共享存儲、多實例應用
限制：需要底層存儲系統(tǒng)支持（如 NFS、GlusterFS）

4. ReadWriteOncePod (RWOP) ?

說明：卷可以被單個 Pod 以讀寫方式掛載（Kubernetes v1.22+）
特點：確保整個集群中只有一個 Pod 可以讀寫掛載
適用場景：需要嚴格單寫入者的應用
優(yōu)勢：比 RWO 更嚴格，提供更好的數(shù)據(jù)一致性保證

注: 需在每個node節(jié)點安裝NFS服務器.

# 更新軟件軟
$ apt update && apt upgrade -y

# 安裝NFS服務器
$ apt install -y nfs-kernel-server

$ mkdir /nfs-share
$ chmod 666 /nfs-share
$ chown nobody /nfs-share

$ cat /etc/exports
/nfs-share *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# Kubernetes NFS 共享配置
# 格式：共享目錄  允許訪問的網(wǎng)段(權限選項)

# 方式1：允許所有節(jié)點訪問（開發(fā)環(huán)境）
/nfs-share/k8s-pv  *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# 方式2：限制特定網(wǎng)段（生產環(huán)境推薦）
# /nfs-share/k8s-pv  10.0.0.0/8(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
# /nfs-share/k8s-pv  192.168.0.0/16(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# 重啟服務
$ systemctl restart nfs-server.service 

# 檢查
$ dpkg -l | grep nfs
$ showmount -e xxx (主機ip: Ex:192.168.61.141)

--------------------------------  
node01 || node01
$ mkdir nfs-share && mkdir nfs-share/k8s-pv

# 掛載
$ mount -t nfs 192.168.61.141:/nfs-share/k8s-pv /nfs-share/k8s-pv/

# 解除掛載
$ umount /nfs-share/k8s-pv/

對于 StatefulSet，通常不直接創(chuàng)建 PVC，而是使用 volumeClaimTemplates，真正應用時在 StatefulSet 中定義模板即可。

PV清單文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs-demo-retain
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes: [ReadWriteMany]
  storageClassName: manual    # 存儲類名
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /nfs-share/k8s-pv
    server: 192.168.61.141
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs-demo-recycle
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes: [ReadWriteMany]
  storageClassName: manual    # 存儲類名
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    path: /nfs-share/data
    server: 192.168.61.141
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs-demo-delete
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes: [ReadWriteMany]
  storageClassName: manual    # 存儲類名
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  nfs:
    path: /nfs-share/tmp
    server: 192.168.61.141

svc-headless清單文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-headless
  labels:
    app: web
spec:
  clusterIP: None # statefulSet 無頭服務
  selector:
    app: web
  ports:
    - port: 80
      targetPort: http

statefulSet清單文件

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web-stateful
spec:
  serviceName: web-headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
        - name: web
          image: nginx
          ports:
            - containerPort: 80
              name: http
          volumeMounts:
            - name: www        # 綁定的卷名稱
              mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: www        # 綁定的卷名稱
      spec:
        accessModes: [ReadWriteMany]
        storageClassName: manual    # 存儲類名
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi

總結:

無狀態(tài)服務：使用 ConfigMap/Secret 提供配置，數(shù)據(jù)寫入外部存儲（數(shù)據(jù)庫、對象存儲、消息隊列等）。
有狀態(tài)服務：使用 StatefulSet + PV/PVC，或使用 Operator 管理。
PVC 需手動刪除

6. StorageClass

StorageClass 基于云供應商提供的服務, 是 Kubernetes 中用于定義存儲類型的資源對象.

主要作用

動態(tài)存儲供應：自動創(chuàng)建 PersistentVolume（PV）
存儲分類：區(qū)分不同性能和特性的存儲
簡化管理：無需手動創(chuàng)建 PV
創(chuàng)建StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard    # 指定 StorageClass
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs  # 存儲供應者
parameters:
  type: gp3
  fsType: ext4
reclaimPolicy: Delete  # 回收策略：Retain 或 Delete
volumeBindingMode: Immediate  # 綁定模式：Immediate 或 WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true  # 是否允許卷擴容

在 PVC 中引用 StorageClass

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: standard  # 指定 StorageClass
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

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Kubenets 存儲的分類+數(shù)據(jù)的持久化+PVC/PV+StorageClass

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Kubenets 存儲的分類+數(shù)據(jù)的持久化+PVC/PV+StorageClass

1. ConfigMap

2. Secret

3. Downward API

4. Volume

Pod 使用 emptyDir 卷（生命周期隨 Pod）

Pod 使用 hostPath 卷（掛宿主機目錄）

使用 PV + PVC 持久卷

5. PV/PVC+StatefulSet有狀態(tài)服務

PV 訪問模式（Access Modes）

1. ReadWriteOnce (RWO)

2. ReadOnlyMany (ROX)

3. ReadWriteMany (RWX)

4. ReadWriteOncePod (RWOP) ?

注: 需在每個node節(jié)點安裝NFS服務器.

總結:

6. StorageClass

主要作用

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1. ConfigMap

2. Secret

3. Downward API

4. Volume

Pod 使用 emptyDir 卷（生命周期隨 Pod）

Pod 使用 hostPath 卷（掛宿主機目錄）

使用 PV + PVC 持久卷

5. PV/PVC+StatefulSet有狀態(tài)服務

PV 訪問模式（Access Modes）

1. ReadWriteOnce (RWO)

2. ReadOnlyMany (ROX)

3. ReadWriteMany (RWX)

4. ReadWriteOncePod (RWOP) ?

注: 需在每個node節(jié)點安裝NFS服務器.

總結:

6. StorageClass

主要作用

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