由于容器是一种无状态的服务，所以容器中的文件在宿主机上表现出来的都是临时存放（当容器崩溃或者重启时，容器中的文件会丢失）。另外，Kubernetes 也需要在 Pod 之间实现数据共享。为了解决这些问题，Kubernetes 与 Docker 一样，也通过使用 数据卷 的方式来实现 数据持久化。

在 Kubernetes 中，数据卷具有明确的生命周期，该生命周期与 Pod 的生命周期相同。即使 Pod 中的容器崩溃或者重启了，其挂载的数据集依然存在。因此，Kubernetes 中数据卷的生命周期比 Pod 中运行的任何容器的生命同期都要长。Pod 中的容器可以访问挂载的数据卷、读写数据卷中的文件。

Kubernetes 允许 Pod 使用任意数据的数据卷，并支持各种类型的数据卷驱动程序。下面列举了 Kubernetes 支持的数据卷驱动程序。

类型	类型	类型	类型
awsElasticBlockStore（已弃用）	azureDisk（已弃用）	azureFile（已弃用）	cephfs（已弃用）
cinder（已弃用）	configMap	downwardAPI	emptyDir
fc（光纤通道）	gcePersistentDisk（已弃用）	gitRepo (已弃用)	glusterfs（已移除）
hostPath	iscsi	local	nfs
persistentVolumeClaim	portworxVolume（已弃用）	投射（projected）	rbd
secret	vsphereVolume（已弃用）

🚀 Kubernetes 支持多种类型的卷，详见《官方文档》。

要在 Kubernetes 中使用数据卷，则需要在 Pod 的描述文件中使用 spec.volumes 字段来指定数据卷的类型和挂载的目录，还需要使用 spec.containers.volumeMounts 字段来指定数据卷映射到容器的位置。

根据数据卷的挂载方式的不同，Kubernetes 中的数据卷分为：节点数据卷（Host PathVolume）、网络数据卷（NFS Volume）和 临时数据卷（EmptyDir Volume）。

1.使用节点数据卷

节点数据卷（HostPath Volume）是指，将 node 节点上的某个文件或者目录挂载到 Pod 中的一个数据卷。节点数据卷与 Docker 的数据卷类似 —— 都把宿主机的目录挂载到容器下，因此要求在每个 node 节点上被挂载的目录必须存在。因为，Kubernetes 在创建 Pod 时，并不能确定将 Pod 分配到哪个 node 节点上。

下面来演示如何使用节点数据卷。

创建 Pod 的描述文件 hostdir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostdir-demo
spec:
  containers:
  - name: container-demo
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /demo-pod
      name: volume-demo
  volumes:
  - name: volume-demo
    hostPath:
      path: /tmp
      type: Directory

🚀 这里在创建 Pod 的同时创建了一个节点数据卷，实现了将宿主机上的 /tmp 目录挂载到容器内部的 /demo-pod 目录下。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

kubectl apply -f hostdir-demo.yaml

查看 Pod 的详细信息。

kubectl get pod -o wide

输出的信息如下。可以看到，Pod 被分配到 node01 节点上了。

进入 Pod 中的容器内。

kubectl exec -it hostdir-demo -c container-demo bash

查看 /demo-pod 目录下的内容。

ls /demo-pod/

在 node01 节点上删除 /tmp 目录下的内容，再次查看容器内的 /demo-pod 目录。这时会发现容器内挂载的文件也随之被删除了。

2.使用网络数据卷

网络数据卷（NFS Volume）能将网络文件系统 NFS 直接挂载到 Pod 中。在删除 Pod 时，网络数据卷不会同时被删除，只是被从挂载的 Pod 上卸载了。通过使用网络数据卷，可以在 Pod 被创建之前预先填充数据，这些数据可以在创建 Pod 时被直接传递给 Pod。

下面来演示如何使用节点数据卷，将把 master 节点作为 NFS Server 来使用。

执行以下命令在所有节点上安装并启动 NFS。

apt install -y nfs-kernel-server
systemctl enable nfs-server
systemctl start nfs-server
systemctl status nfs-server

在 master 节点上创建 /nfs 目录，并在该目录下生成一些测试文件。

mkdir /nfs
echo "<h1>Hello World and Hello NFS</h1>" > /nfs/index.html

在 master 节点上编辑 /etc/exports 文件，输入以下配置信息。该节点将作为 NFS Server。

echo "/nfs *(rw,sync,no_root_squash)" > /etc/exports

其中的参数说明如下。

• /nfs：NFS 共享的目录。
• *：可以访问所有的主机网段。
• rw：可读写权限。如果是只读权限，则是 ro。
• sync：数据传输采用同步方式。采用同步方式可以保障数据的安全性，但传输速度较慢。如果采用异步方式，则是 async。在异步方式下，数据传输效率高，但安全性差。
• no_root_squash：NFS 服务共享目录的属性。如果用户是 root，则它对这个目录就有 root 的权限了。

❗ 重启 master 节点上的 NFS 服务。

systemctl restart nfs-kernel-server

创建 Pod 的描述文件 nfsdir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfsdir-demo
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    volumeMounts:
    - name: webroot
      mountPath: /usr/share/nginx/html
    ports:
    - containerPort: 80
  volumes:
  - name: webroot
    nfs:
      server: 172.30.1.2
      path: /nfs

🚀 这里通过使用网络数据卷将 NFS Server 上的目录挂载到了容器内部 /usr/share/nginx/html 目录下。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

kubectl apply -f nfsdir-demo.yaml

查看 Pod 的 IP 地址。

kubectl get pod -o wide

输出的信息如下：

使用 curl 命令访问 Pod IP 地址的 80 端口。

curl 192.168.0.6:80

将返回 Nginx 的首页，内容如下：

这里使用网络数据卷将事先准备好的 Nginx 首页 index.html 挂载到 Pod 容器的内部了。可以使用以下命令进入 Pod 容器的内部查看 usr/share/nginx/html 目录下的 index.html 文件。

kubectl exec -it nfsdir-demo -c nginx bash

3.使用临时数据卷

临时数据卷（EmptyDir Volume）是 Pod 生命周期中的一个临时目录。与其他数据卷所不同的是，当 Pod 的生命周期结束时（如 Pod 被删除），临时数据卷也会同时被删除。

利用临时数据卷，可以实现 Pod 内部多个容器之间的数据共享，也可以使用临时数据卷作为容器的临时目录来进行数据的缓存。

下面演示如何使用节点数据卷。

创建 Pod 的描述文件 emptydir-demo.yaml，并在其中输入以下内容。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: emptydir-demo
spec:
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /usr/local/tomcat/logs
  - name: busybox
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["sh", "-c", "tail -f /logs/catalina*.log"]
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: app-logs
    emptyDir: {}

这里的 Pod 创建了两个容器：tomcat 容器和 busybox 容器。通过定义一个临时数据卷实现了 tomcat 容器的 /usr/ocal/tomcat/logs 目录与 busybox 容器的 /logs 目录的数据共享。这样就可以在 busybox 容器中使用 tail 命令来查看 tomcat 容器中的日志信息了。

使用 kubectl apply -f 命令创建 Pod。

kubectl apply -f emptydir-demo.yaml

查看 Pod 信息。

进入 busybox 容器。

kubectl exec -it emptydir-demo -c busybox sh

查看 /logs/catalina.2022-02-03.log 文件的内容，如下图所示。

tail /logs/catalina.2024-08-25.log