臨時卷

本文件描述了 Kubernetes 中的**臨時卷**。建議熟悉卷，特別是 PersistentVolumeClaim 和 PersistentVolume。

某些應用程式需要額外的儲存，但並不關心這些資料是否在重啟後持久儲存。例如，快取服務通常受到記憶體大小的限制，可以將不經常使用的資料移動到比記憶體慢的儲存中，對整體效能影響很小。

其他應用程式期望一些只讀輸入資料以檔案形式存在，例如配置資料或金鑰。

**臨時卷**正是為這些用例設計的。由於卷遵循 Pod 的生命週期，與 Pod 一起建立和刪除，因此 Pod 可以停止和重新啟動，而不受限於某個持久卷是否可用。

臨時卷在 Pod 規約中**內聯**指定，這簡化了應用程式的部署和管理。

臨時卷的型別

Kubernetes 支援幾種不同型別的臨時卷，用於不同目的：

  • emptyDir：Pod 啟動時為空，儲存來自 kubelet 的本地基本目錄（通常是根磁碟）或 RAM。
  • configMap、downwardAPI、secret：將不同種類的 Kubernetes 資料注入 Pod。
  • image：允許將容器映象檔案或工件直接掛載到 Pod。
  • CSI 臨時卷：類似於之前的卷型別，但由特殊的 CSI 驅動程式提供，這些驅動程式專門支援此功能。
  • 通用臨時卷：可以由所有支援持久卷的儲存驅動程式提供。

emptyDir、configMap、downwardAPI、secret 作為本地臨時儲存提供。它們由每個節點上的 kubelet 管理。

CSI 臨時卷**必須**由第三方 CSI 儲存驅動程式提供。

通用臨時卷**可以**由第三方 CSI 儲存驅動程式提供，也可以由任何其他支援動態配置的儲存驅動程式提供。某些 CSI 驅動程式專門為 CSI 臨時卷編寫，不支援動態配置：這些驅動程式不能用於通用臨時卷。

使用第三方驅動程式的優勢在於它們可以提供 Kubernetes 本身不支援的功能，例如具有與 kubelet 管理的磁碟不同的效能特徵的儲存，或注入不同的資料。

CSI 臨時卷

特性狀態： Kubernetes v1.25 [穩定]

從概念上講，CSI 臨時卷類似於 configMap、downwardAPI 和 secret 卷型別：儲存在每個節點上進行本地管理，並與 Pod 排程到節點後的其他本地資源一起建立。在此階段，Kubernetes 不再有重新排程 Pod 的概念。卷建立必須不太可能失敗，否則 Pod 啟動將停滯。特別是，這些卷**不支援**儲存容量感知 Pod 排程。它們目前也不受 Pod 儲存資源使用限制的約束，因為這是 kubelet 只能對其自身管理的儲存強制執行的。

以下是使用 CSI 臨時儲存的 Pod 示例清單：

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-csi-app
spec:
  containers:
    - name: my-frontend
      image: busybox:1.28
      volumeMounts:
      - mountPath: "/data"
        name: my-csi-inline-vol
      command: [ "sleep", "1000000" ]
  volumes:
    - name: my-csi-inline-vol
      csi:
        driver: inline.storage.kubernetes.io
        volumeAttributes:
          foo: bar

volumeAttributes 決定了驅動程式準備什麼卷。這些屬性是每個驅動程式特有的，而不是標準化的。有關更多說明，請參閱每個 CSI 驅動程式的文件。

CSI 驅動程式限制

CSI 臨時卷允許使用者將 volumeAttributes 直接作為 Pod 規約的一部分提供給 CSI 驅動程式。允許 volumeAttributes 通常僅限於管理員使用的 CSI 驅動程式不適合在內聯臨時卷中使用。例如，通常在 StorageClass 中定義的引數不應透過使用內聯臨時卷暴露給使用者。

需要限制允許在 Pod 規約中用作內聯卷的 CSI 驅動程式的叢集管理員可以透過以下方式實現：

  • 從 CSIDriver 規約中的 volumeLifecycleModes 中刪除 Ephemeral，這會阻止該驅動程式用作內聯臨時卷。
  • 使用准入 Webhook 來限制此驅動程式的使用方式。

通用臨時卷

特性狀態： Kubernetes v1.23 [stable]

通用臨時卷類似於 emptyDir 卷，因為它們為暫存資料提供了每個 Pod 的目錄，該目錄在配置後通常是空的。但它們也可能具有其他功能：

  • 儲存可以是本地的或網路附加的。
  • 卷可以具有 Pod 無法超出的固定大小。
  • 卷可能具有一些初始資料，具體取決於驅動程式和引數。
  • 假設驅動程式支援，則支援捲上的典型操作，包括快照、克隆、調整大小和儲存容量跟蹤。

示例

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-app
spec:
  containers:
    - name: my-frontend
      image: busybox:1.28
      volumeMounts:
      - mountPath: "/scratch"
        name: scratch-volume
      command: [ "sleep", "1000000" ]
  volumes:
    - name: scratch-volume
      ephemeral:
        volumeClaimTemplate:
          metadata:
            labels:
              type: my-frontend-volume
          spec:
            accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
            storageClassName: "scratch-storage-class"
            resources:
              requests:
                storage: 1Gi

生命週期和 PersistentVolumeClaim

關鍵設計思想是允許在 Pod 的卷源中包含卷宣告的引數。支援標籤、註解和 PersistentVolumeClaim 的所有欄位集。當這樣的 Pod 被建立時，臨時卷控制器會在與 Pod 相同的名稱空間中建立一個實際的 PersistentVolumeClaim 物件，並確保當 Pod 被刪除時，PersistentVolumeClaim 也被刪除。

這會觸發卷繫結和/或配置，如果 StorageClass 使用即時卷繫結，則立即觸發；或者當 Pod 暫時排程到節點上時（WaitForFirstConsumer 卷繫結模式）觸發。對於通用臨時卷，推薦後者，因為這樣排程器可以自由選擇適合 Pod 的節點。如果使用即時繫結，排程器將被迫選擇一個一旦卷可用就能訪問該卷的節點。

就資源所有權而言，具有通用臨時儲存的 Pod 是提供該臨時儲存的 PersistentVolumeClaim(s) 的所有者。當 Pod 被刪除時，Kubernetes 垃圾回收器會刪除 PVC，這通常會觸發卷的刪除，因為儲存類的預設回收策略是刪除卷。你可以使用回收策略為 retain 的 StorageClass 建立準臨時本地儲存：儲存會比 Pod 壽命長，在這種情況下，你需要確保卷清理單獨進行。

當這些 PVC 存在時，它們可以像任何其他 PVC 一樣使用。特別是，它們可以作為卷克隆或快照的資料來源引用。PVC 物件還包含卷的當前狀態。

PersistentVolumeClaim 命名

自動建立的 PVC 的命名是確定的：名稱是 Pod 名稱和卷名稱的組合，中間用連字元（-）連線。在上面的示例中，PVC 名稱將是 my-app-scratch-volume。這種確定的命名使得與 PVC 互動變得更容易，因為一旦 Pod 名稱和卷名稱已知，就不必再搜尋它。

確定的命名也引入了不同 Pod 之間（名為 "pod-a" 的 Pod 帶有卷 "scratch"，另一個名為 "pod" 的 Pod 帶有卷 "a-scratch"，它們都以相同的 PVC 名稱 "pod-a-scratch" 結束）以及 Pod 與手動建立的 PVC 之間的潛在衝突。

這些衝突會被檢測到：PVC 僅在為 Pod 建立時才用於臨時卷。此檢查基於所有權關係。現有 PVC 不會被覆蓋或修改。但這並不能解決衝突，因為沒有正確的 PVC，Pod 就無法啟動。

安全

使用通用臨時卷允許使用者間接建立 PVC，如果他們可以建立 Pod，即使他們沒有直接建立 PVC 的許可權。叢集管理員必須意識到這一點。如果這不符合他們的安全模型，他們應該使用准入 Webhook 來拒絕具有通用臨時卷的 Pod 等物件。

對 PVC 的常規名稱空間配額仍然適用，因此即使允許使用者使用這種新機制，他們也不能用它來規避其他策略。

下一步

由 kubelet 管理的臨時卷

請參閱本地臨時儲存。

CSI 臨時卷

通用臨時卷

上次修改時間：2024 年 9 月 14 日，太平洋標準時間上午 12:01：更新 ephemeral-volumes.md (f04a552825)