kubernetes中那些不为存储数据而存在的volume

2020 年 1 月 20 日
筆記

这kubernetes中，这类Volume不是为了存放数据，也不是用来做数据交换，而是为容器提供预先定义好的数据。所以从容器角度来看，这类Volume就像是被投射进容器一样。

到目前为止，kubernetes支持4种这类Volume：（1）、Secret （2）、ConfigMap （3）、DownloadAPI （4）、ServiceAccountToken

Secret

Secret的作用是把Pod想要访问的加密数据存放到Etcd中，然后可以在Pod容器中通过挂载的方式访问Secret里保存的信息。

一旦Secret被创建，就可以通过下面三种方式使用它：（1）在创建Pod时，通过为Pod指定Service Account来自动使用该Secret。（2）通过挂载该Secret到Pod来使用它。（3）在Docker镜像下载时使用，通过指定Pod的spc.ImagePullSecrets来引用它。

例如，我们定义下面这个Pod：

apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: pod-volume-test    labels:      app: pod-volume-test  spec:    containers:    - name: volume-secret-test      image: busybox      command:      - "/bin/sh"      - "-c"      - "sleep 3600"      volumeMounts:      - name: my-secret        mountPath: "/project-volume"        readOnly: true    volumes:    - name: my-secret      projected:        sources:        - secret:            name: my-secret-volume

从上面的yaml文件中可以看到定义了一个简单的容器volume-secret-test，它里面挂载了一个my-secret的volume，这个volume是project类型，而这个数据来源是叫user和password得secret对象。

这里的secret对象，可以直接通过文件生成，也可以通过定义YAML文件的方式来创建。（1）、通过文件生成

cat ./username.txt  admin  $ cat ./password.txt  c1oudc0w!    $ kubectl create secret generic user --from-file=./username.txt  $ kubectl create secret generic pass --from-file=./password.txt

（2）、通过YAML方式生成

apiVersion: v1  kind: Secret  metadata:    name: my-secret-volume  type: Opaque  data:    user: cm9vdA==    password: UEBzc1cwcmQ=

其中user和password的值是需要经过base64转码，如下：

[root@master ~]# echo -n "root" | base64  cm9vdA==  [root@master ~]# echo -n "P@ssW0rd" | base64  UEBzc1cwcmQ=

这个转码未经过加密，在实际生产中是需要添加一个secret的插件，用来做加密操作。然后我们来创建这个两个pod：

# kubectl apply -f creat-volume-secret.yaml  # kubectl apply -f pod-volume-test.yaml

然后通过如下命令查看创建的secret：

然后通过kubectl exec进去容器查看是否挂载上：

[root@master volume]# kubectl exec -it pod-volume-test -- /bin/sh  / # cd project-volume/  /project-volume # ls  password  user  /project-volume # cat password  P@ssW0rd  /project-volume # cat user  root

通过这种方式挂载的Secret，如果某个数据被更新，这些Volume里的内容不会被更新，如果要更新，我们需要重新apply一下或者删除重建。

比如，我们修改password的值：

apiVersion: v1  kind: Secret  metadata:    name: my-secret-volume  type: Opaque  data:    user: cm9vdA==    password: cGFzc3dvcmQxMjM0NTY=

然后重新执行一下：

# kubectl apply -f creat-volume-secret.yaml

然后我们进入容器查看password变化（大概等了2分钟）：

[root@master volume]# kubectl exec -it pod-volume-test -- /bin/sh  / # cd project-volume/  /project-volume # cat password  password123456

说明：每个单独的Secret大小不能超过1MB，Kubernetes不鼓励创建大的Secret，因为如果使用大的Secret，则将大量占用API Server和kubelet的内存。当然，创建许多小的Secret也能耗尽APIServer和kubelet的内存。

综上，我们可以通过Secret保管其他系统的敏感信息（比如数据库的用户名和密码），并以Mount的方式将Secret挂载到Container中，然后通过访问目录中文件的方式获取该敏感信息。当Pod被API Server创建时，API Server不会校验该Pod引用的Secret是否存在。一旦这个Pod被调度，则kubelet将试着获取Secret的值。如果Secret不存在或暂时无法连接到API Server，则kubelet按一定的时间间隔定期重试获取该Secret，并发送一个Event来解释Pod没有启动的原因。一旦Secret被Pod获取，则kubelet将创建并挂载包含Secret的Volume。只有所有Volume都挂载成功，Pod中的Container才会被启动。在kubelet启动Pod中的Container后，Container中和Secret相关的Volume将不会被改变，即使Secret本身被修改。为了使用更新后的Secret，必须删除旧Pod，并重新创建一个新Pod。

ConfigMap

ConfigMap和Serect类似，不同之处在于ConfigMap保存的数据信息是不需要加密的，比如一些应用的配置信息，其他的用法和Secret一样。同样，我们可以使用两种方式来创建ConfigMap:

通过命令行方式，也就是kubectl create configmap；
通过YAML文件方式；

（1）、通过命令方式创建

如果我们不知道ConfigMap的命令方式，可以使用kubectl create configmap -h查看使用方法，如下：

Examples:    # Create a new configmap named my-config based on folder bar    kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar      # Create a new configmap named my-config with specified keys instead of file basenames on disk    kubectl create configmap my-config --from-file=key1=/path/to/bar/file1.txt --from-file=key2=/path/to/bar/file2.txt      # Create a new configmap named my-config with key1=config1 and key2=config2    kubectl create configmap my-config --from-literal=key1=config1 --from-literal=key2=config2      # Create a new configmap named my-config from the key=value pairs in the file    kubectl create configmap my-config --from-file=path/to/bar      # Create a new configmap named my-config from an env file    kubectl create configmap my-config --from-env-file=path/to/bar.env

从上面可以看出，创建ConfigMap可以从给定一个目录来创建。例如，我们定义了如下一些配置文件：

[root@master volume]# cd configmap-daemo/  [root@master configmap-daemo]# ll  total 8  -rw-r--r-- 1 root root 25 Sep  6 17:07 mysqld.conf  -rw-r--r-- 1 root root 25 Sep  6 17:07 redis.conf  [root@master configmap-daemo]# cat mysqld.conf  host=127.0.0.1  port=3306  [root@master configmap-daemo]# cat redis.conf  host=127.0.0.1  port=6379

然后使用一下命令来进行创建：

# kubectl create configmap my-configmap --from-file=configmap-daemo/

然后通过一下命令查看创建完的configmap：

[root@master volume]# kubectl get configmap  NAME           DATA   AGE  my-configmap   2      19s  [root@master volume]# kubectl describe configmap my-configmap  Name:         my-configmap  Namespace:    default  Labels:       <none>  Annotations:  <none>    Data  ====  mysqld.conf:  ----  host=127.0.0.1  port=3306    redis.conf:  ----  host=127.0.0.1  port=6379    Events:  <none>

我们可以看到两个key对应的是文件的名字，value对应的是文件的内容。如果要看键值的话可以通过如下命令查看：

[root@master volume]# kubectl get configmap my-configmap -o yaml  apiVersion: v1  data:    mysqld.conf: |      host=127.0.0.1      port=3306    redis.conf: |      host=127.0.0.1      port=6379  kind: ConfigMap  metadata:    creationTimestamp: "2019-09-06T09:10:49Z"    name: my-configmap    namespace: default    resourceVersion: "252070"    selfLink: /api/v1/namespaces/default/configmaps/my-configmap    uid: cd8d3752-c1c4-48e0-b523-bafa20f1ba1f

当然，我们还可以通过文件来创建一个configmap，比如我们定义一个如下的配置文件：

[root@master configmap-daemo]# cat nginx.conf  user  nobody;  worker_processes  1;  error_log  logs/error.log;  error_log  logs/error.log  notice;  error_log  logs/error.log  info;  pid        logs/nginx.pid;  events {      worker_connections  1024;  }  http {      include       mime.types;      default_type  application/octet-stream;      log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                        '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                        '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';      access_log  logs/access.log  main;      sendfile        on;      tcp_nopush     on;      keepalive_timeout  65;      gzip  on;      server {          listen       80;          server_name  localhost;          location / {              root   html;              index  index.html index.htm;          }          error_page   500 502 503 504  /50x.html;          location = /50x.html {              root   html;          }      }  }

然后启动如下命令创建一个nginx的configmap：

# kubectl create configmap nginx-configmap --from-file=nginx.conf

然后查看创建后的信息：

[root@master configmap-daemo]# kubectl get configmap nginx-configmap -o yaml  apiVersion: v1  data:    nginx.conf: |      user  nobody;      worker_processes  1;      error_log  logs/error.log;      error_log  logs/error.log  notice;      error_log  logs/error.log  info;      pid        logs/nginx.pid;      events {          worker_connections  1024;      }      http {          include       mime.types;          default_type  application/octet-stream;          log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                            '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                            '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';          access_log  logs/access.log  main;          sendfile        on;          tcp_nopush     on;          keepalive_timeout  65;          gzip  on;          server {              listen       80;              server_name  localhost;              location / {                  root   html;                  index  index.html index.htm;              }              error_page   500 502 503 504  /50x.html;              location = /50x.html {                  root   html;              }          }      }  kind: ConfigMap  metadata:    creationTimestamp: "2019-09-06T09:25:42Z"    name: nginx-configmap    namespace: default    resourceVersion: "253356"    selfLink: /api/v1/namespaces/default/configmaps/nginx-configmap    uid: c4804bb0-dec3-461e-8fc4-0b0bb516815c

注：在一条命令中–from-file可以指定多次。另外，通过帮助文档我们可以看到我们还可以直接使用字符串进行创建，通过–from-literal参数传递配置信息，同样的，这个参数可以使用多次，格式如下：

[root@master configmap-daemo]# kubectl create configmap my-cm-daemo --from-literal=db.host=localhost --from-literal=db.port=3306  configmap/my-cm-daemo created  [root@master configmap-daemo]# kubectl get configmap my-cm-daemo -o yaml  apiVersion: v1  data:    db.host: localhosy    db.port: "3306"  kind: ConfigMap  metadata:    creationTimestamp: "2019-09-06T09:29:49Z"    name: my-cm-daemo    namespace: default    resourceVersion: "253713"    selfLink: /api/v1/namespaces/default/configmaps/my-cm-daemo    uid: ee8823e7-f2b3-46bf-ba6c-2f32303622c4

（2）、通过YAML文件创建

通过YAML文件创建就比较简单，我们可以参考上面输出的yaml信息，比如定义如下一个YAML文件：

[root@master configmap-daemo]# cat my-cm-daemo2.yaml  apiVersion: v1  kind: ConfigMap  metadata:    name: my-cm-daemon2    labels:      app: cm-daemon  data:    redis.conf: |      host=127.0.0.1      port=6379

查看结果信息：

[root@master configmap-daemo]# kubectl apply -f my-cm-daemo2.yaml  configmap/my-cm-daemon2 created  [root@master configmap-daemo]# kubectl describe configmap my-cm-daemon2  Name:         my-cm-daemon2  Namespace:    default  Labels:       app=cm-daemon  Annotations:  kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:                  {"apiVersion":"v1","data":{"redis.conf":"host=127.0.0.1nport=6379n"},"kind":"ConfigMap","metadata":{"annotations":{},"labels":{"app":"cm...    Data  ====  redis.conf:  ----  host=127.0.0.1  port=6379    Events:  <none>

（3）、使用ConfigMap

ConfigMap中的配置数据可以通过如下方式进行使用：

设置环境变量值
在容器里设置命令行参数
在数据卷中创建config文件

1、通过设置环境变量值来使用ConfigMap 定义如下YAML文件：

[root@master configmap-daemo]# cat env-configmap.yaml  apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: env-configmap    labels:      app: env-configmap-mysql  spec:    containers:    - name: test-configmap      image: busybox      command:      - "/bin/sh"      - "-c"      - "env"      env:        - name: DB_HOST          valueFrom:            configMapKeyRef:              name: my-cm-daemo              key: db.host        - name: DB_PORT          valueFrom:            configMapKeyRef:              name: my-cm-daemo              key: db.port      envFrom:        - configMapRef:            name: my-cm-daemo

查看配置结果：

[root@master configmap-daemo]# kubectl apply -f env-configmap.yaml  pod/env-configmap created  [root@master configmap-daemo]# kubectl logs env-configmap  KUBERNETES_PORT=tcp://10.68.0.1:443  KUBERNETES_SERVICE_PORT=443  HOSTNAME=env-configmap  DB_PORT=3306  DB_HOST=localhost  ......

我们可以看到我们期望得到的变量信息已经从ConfigMap中得到了。

2、在容器中设置命令行参数来获取ConfigMap配置信息定义YAML问价如下：

[root@master configmap-daemo]# cat command-configmap.yaml  apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: command-configmap  spec:    containers:    - name: command-configmap-test      image: busybox      command:      - "/bin/sh"      - "-c"      - "echo $(DB_HOST) $(DB_PORT)"      env:        - name: DB_HOST          valueFrom:            configMapKeyRef:              name: my-cm-daemo              key: db.host        - name: DB_PORT          valueFrom:             configMapKeyRef:               name: my-cm-daemo               key: db.port

查看结果

[root@master configmap-daemo]# kubectl logs command-configmap  localhosy 3306

3、在数据卷中使用ConfigMap 定义YAML文件如下：

[root@master configmap-daemo]# cat volume-configmap.yaml  apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: volume-configmap-test  spec:    containers:      - name: volume-configmap-test        image: busybox        command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/redis.conf" ]        volumeMounts:        - name: config-volume          mountPath: /etc/config    volumes:      - name: config-volume        configMap:          name: my-configmap

运行Pod，查看结果

[root@master configmap-daemo]# kubectl logs volume-configmap-test  host=127.0.0.1  port=6379

我们也可以在ConfigMap值被映射的数据卷里去控制路径，如下Pod定义：

[root@master configmap-daemo]# cat volume-path-configmap.yaml  apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: volume-path-configmap  spec:    containers:      - name: volume-path-configmap-test        image: busybox        command: [ "/bin/sh","-c","cat /etc/config/path/to/msyqld.conf" ]        volumeMounts:        - name: config-volume          mountPath: /etc/config    volumes:      - name: config-volume        configMap:          name: my-configmap          items:          - key: mysqld.conf            path: path/to/msyqld.conf

然后运行Pod，查看执行结果：

[root@master configmap-daemo]# kubectl logs volume-path-configmap  host=127.0.0.1  port=3306

另外需要注意的是，当ConfigMap以数据卷的形式挂载进Pod的时，这时更新ConfigMap（或删掉重建ConfigMap），Pod内挂载的配置信息会热更新。这时可以增加一些监测配置文件变更的脚本，然后reload对应服务。

DownloadAPI

让这个Pod里的容器可以直接获取这个Pod API对象本身的信息。比如：

apiVersion: v1  kind: Pod  metadata:    name: test-downwardapi-volume    labels:      zone: us-est-coast      cluster: test-cluster1      rack: rack-22  spec:    containers:      - name: client-container        image: k8s.gcr.io/busybox        command: ["sh", "-c"]        args:        - while true; do            if [[ -e /etc/podinfo/labels ]]; then              echo -en 'nn'; cat /etc/podinfo/labels; fi;            sleep 5;          done;        volumeMounts:          - name: podinfo            mountPath: /etc/podinfo            readOnly: false    volumes:      - name: podinfo        projected:          sources:          - downwardAPI:              items:                - path: "labels"                  fieldRef:                    fieldPath: metadata.labels

通过这样的声明方式，就可以把Pod的labels字段值挂载成kubernetes容器中/etc/podinfo/labels文件。

当前DownloadAPI支持的字段如下：

1. 使用 fieldRef 可以声明使用:  spec.nodeName - 宿主机名字  status.hostIP - 宿主机 IP  metadata.name - Pod 的名字  metadata.namespace - Pod 的 Namespace  status.podIP - Pod 的 IP  spec.serviceAccountName - Pod 的 Service Account 的名字  metadata.uid - Pod 的 UID  metadata.labels['<KEY>'] - 指定 <KEY> 的 Label 值  metadata.annotations['<KEY>'] - 指定 <KEY> 的 Annotation 值  metadata.labels - Pod 的所有 Label  metadata.annotations - Pod 的所有 Annotation    2. 使用 resourceFieldRef 可以声明使用:  容器的 CPU limit  容器的 CPU request  容器的 memory limit  容器的 memory request

注意：DownloadAPI能够获取到的信息一定是Pod里的容器进程启动之前就能够确定下来的信息。

ServiceAccountToken

ServiceAccountToken是kubernetes内置的一种"服务账户"，它是Kubernetes进行权限分配的对象。ServiceAccount的授权信息和文件实际上是保存在Secret对象中，它是一个特殊的Secret对象。任何运行在Kubernetes集群上的应用，都必须使用ServiceAccountToken里保存的授权信息，也就是Token，这样才能合法的访问API Server。

目前，Kubernetes已经提供了一个默认的"服务账户"（Default Service Account），任何一个运行在Kubernetes里的Pod，都可以无显示声明的挂载这个ServiceAccount并使用它。

我们随意找一个Pod查看其详细信息，就可以看到一个default-token-xxxx的Volume自动挂载到容器的/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount目录上。如下：

[root@master k8s]# kubectl describe pod nginx-deployment-6f655f5d99-q4fhk  ......  Containers:    nginx:  .......      Mounts:        /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-gmdbb (ro)  Conditions:  ......  Volumes:    default-token-gmdbb:      Type:        Secret (a volume populated by a Secret)      SecretName:  default-token-gmdbb      Optional:    false  QoS Class:       BestEffort

我们可以看到这个Volume是Secret类型，正式默认Service Account对应的ServiceAccountToken，所以说，Kubernetes在每个Pod创建的时候，自动为其添加默认的ServiceAccountToken的定义，然后自动为每个容器加上对应的VolumeMounts字段，这个过程对应用户来说是透明的，一旦这个Pod创建完成，容器里的应用可以直接从这个默认的ServiceAccountToken挂载的目录里访问到授权信息和文件，这个路径在Kubernetes里是固定的。

我们进入Pod会看到挂载的目录下的文件信息如下：

[root@master k8s]# kubectl exec -it nginx-deployment-6f655f5d99-q4fhk -- /bin/sh  # ls /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount  ca.crt	namespace  token  #

所以，应用程序只要加载这些授权文件，就可以直接访问Kubernetes API了，而且，如果是直接使用Kubernetes官方的包（k8s.io/client-go），是可以直接加载这些授权文件的。

这种把Kubernetes的配置信息以容器的方式运行在集群中，然后使用ServiceAccountToken方式自动授权，被称为"InClusterConfig"。

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