.NET Core + Kubernetes：Volume

和 Docker 類似，Kubernetes 中也提供了 Volume 來實現數據卷掛載，但 Kubernetes 中 Volume 是基於 Pod，而不是容器，它可被 Pod 中多個容器共享，另外 Kubernetes 中提供比較豐富的 Volume 類型，如：emptyDir、hostPath、nfs、persistentVolumeClaim、downwardAPI、secret、configMap 等，每種類型都有其特點及使用場景。

下面將介紹幾種常用 Volume 類型的使用方式，在這之前先在 k8sdemo .NET Core 服務中添加以下兩個接口（鏡像版本升級爲 1.2.0），以方便後面效果演示。

[HttpGet]
public string GetConfig([FromQuery]string key)
{
  // ......
}

[HttpGet]
public string GetVolumeData()
{
  // ......
}

GetConfig：通過傳入配置文件 appsettings.json 的 key 獲取對應值；
GetVolumeData：獲取容器內 /Data/data.txt 的文件內容；

emptyDir

emptyDir 的初始狀態是一個沒有任何內容的 Volume，其生命週期與 Pod 一致，當 Pod 中的容器掛掉時，emptyDir Volume 中的內容不會被清除，容器重啓後數據依然可見。只有當整個 Pod 從集羣中被刪除，emptyDir Volume 中的內容纔會被清除。如下：emptyDir Volume 位於 Pod 內。

通過以下配置文件創建的 Pod 中將包含 k8sdemo 和 busybox 兩個 container，busybox 是一個集成了一些常用 linux 命令的鏡像，這裏將使用它在 Pod 內進行文件內容修改。k8sdemo 容器的 /app/Data/ 目錄文件與 busybox 容器的 /data/ 目錄文件將通過 emptyDir Volume 進行共享。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: emptydir-demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      name: emptydir-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: emptydir-demo
    spec:
      containers:
      - name: k8sdemo
        image: beckjin/k8sdemo:1.2.0
        volumeMounts:
        - mountPath: /app/Data/
          name: share
        ports:
        - containerPort: 80
      - name: busybox
        image: busybox
        command:
        - "/bin/sh"
        - "-c"
        - "sleep 3600"
        volumeMounts:
        - mountPath: /data/
          name: share 
      volumes:
      - name: share
        emptyDir: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: emptydir-demo-service
spec:
  selector:
    name: emptydir-demo
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

執行命令 kubectl exec -it emptydir-demo-746f49b55b-p6pzz -c busybox -- /bin/sh 進入 busybox 容器，然後執行 echo 'emptyDir Volume' > /data/data.txt，最後訪問 k8sdemo 服務的 GetVolumeData 接口獲取文件內容：

hostPath

hostPath 類型是掛載宿主機上的文件或目錄到 Pod 中，與 Pod 所在的 Node 是強關聯的，所以當 Pod 因重啓被重新調度時，一定要確保所在主機的相關文件或目錄的正確性，如下：

如下配置中 replicas 字段設置爲 2 ，正常情況下 Pod 將會在 node1 和 node2 上分別被創建，另外 hostPath 字段中的 path 指定了 /data/k8sdemo/ 目錄掛載到容器內的 /app/Data/，所以分別在 node1 和 node2 創建 /data/k8sdemo/data.txt ，內容爲 node1 hostPath Volume 和 node2 hostPath Volume。

kind: Deployment
metadata:
  name: hostpath-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: hostpath-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: hostpath-demo
    spec:
      containers:
      - name: k8sdemo
        image: beckjin/k8sdemo:1.2.0
        volumeMounts:
        - mountPath: /app/Data/
          name: share
        ports:
        - containerPort: 80
      volumes:
      - name: share
        hostPath:
          path: /data/k8sdemo
          type: Directory
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hostpath-demo-service
spec:
  selector:
    name: hostpath-demo
  type: NodePort
  ports:
  - port: 81
    targetPort: 80

訪問 k8sdemo 服務的 GetVolumeData 接口獲取文件內容，當路由到不同 Pod（即不同的 node）返回內容將不一樣，如下：

nfs

NFS(network file system) 網絡文件系統，類似 Windows 中的文件夾共享。首先在 Kubernetes 集羣外搭建一個 NFS Server，然後指定文件目錄進行共享，最終與 Pod 內的容器關聯，實現數據卷掛載，如下：

NFS Server 搭建

在機器上安裝依賴組件（集羣外的機器 192.168.1.13，並關閉防火牆）
```
yum install -y nfs-utils rpcbind
```

將主機上的 /share 目錄作爲共享目錄，如果多個目錄可以添加多行

[root@localhost ~]# vim /etc/exports
/share  192.168.1.0/24(insecure,rw,no_root_squash)

啓動 NFS

systemctl start rpcbind.service
systemctl enable rpcbind.service

systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service

Kubernetes 集羣內各節點安裝 nfs-utils，方便使用 showmount
```
yum install -y nfs-utils
```

完成以上步驟後，在 Kubernetes 集羣中任意節點執行 showmount -e 192.168.1.13 驗證是否正常：

如下配置中 volumes 指定了 nfs 字段配置，即將 NFS Server 中的 /share 目錄掛載到容器內的 /app/Data/，與 hostPath Volume 類型的主要區別是依賴單獨的 NFS Server，和 node 本身並不耦合。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: nfs-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nfs-demo
    spec:
      containers:
      - name: k8sdemo
        image: beckjin/k8sdemo:1.2.0
        volumeMounts:
        - mountPath: /app/Data
          name: share
        ports:
        - containerPort: 80
      volumes:
      - name: share
        nfs:
          server: 192.168.1.13
          path: /share
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nfs-demo-service
spec:
  selector:
    name: nfs-demo
  type: NodePort
  ports:
  - port: 82
    targetPort: 80

在 NFS Server 中執行 echo 'nfs Volume' > /share/data.txt，然後訪問 k8sdemo 服務的 GetVolumeData 接口獲取文件內容，如下：

persistentVolumeClaim

PersistentVolumeClaim(PVC) 與 PersistentVolume(PV) 在使用上是一對密不可分的組合，PV 主要是資源對象定義，PVC 主要是對應資源對象的引用，PV 支持多種插件類型進行實現，以下將繼續使用 NFS 來作爲 PV 插件。

如下圖：首先基於 PV 插件在 Kubernetes 集羣中創建各種資源規格的 PV，根據 Pod 需要存儲卷資源創建 PVC，Kubernetes 將符合資源規格要求且消耗資源最小的 PV 綁定到 PVC，PV 和 PVC 是一對一的關係，如果找不到符合條件的 PV，PVC 會一直處於未綁定狀態，PVC 綁定成功後可被 Pod 內的容器引用。

NFS Server 添加 mount 目錄

修改 NFS Server /etc/exports 並生效，在 Kubernetes 集羣中任意節點執行 showmount -e 192.168.1.13 驗證是否正常：

創建 PV

以下配置將會創建3個 PV，storage 分別爲 500M、1G、2G。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-share-a
spec:
  nfs:
    path: /share_a
    server: 192.168.1.13
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 500Mi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-share-b
spec:
  nfs:
    path: /share_b
    server: 192.168.1.13
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-share-c
spec:
  nfs:
    path: /share_c
    server: 192.168.1.13
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 2Gi

創建 PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-k8sdemo
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

PVC 創建成功後，pv-share-b 的 STATUS 會變爲 Bound，同時 CLAIM 屬性會顯示相關的 PVC，從上圖也可以看出使用的是最小符合資源規格的 PV，並不會將 pv-share-c 綁定到當前 PVC。更多關於 PV 和 PVC 屬性說明可參考：persistent-volumes。

創建 Pod

如下配置中 volumes 指定了 persistentVolumeClaim 字段配置，這裏只需要設置 claimName 爲前面創建的 PVC 名稱 pvc-k8sdemo 即可，使用上比較簡單。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pvc-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: pvc-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: pvc-demo
    spec:
      containers:
      - name: k8sdemo
        image: beckjin/k8sdemo:1.2.0
        volumeMounts:
        - mountPath: /app/Data
          name: share
        ports:
        - containerPort: 80
      volumes:
      - name: share
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-k8sdemo
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: pvc-demo-service
spec:
  selector:
    name: pvc-demo
  type: NodePort
  ports:
  - port: 83
    targetPort: 80

在 NFS Server 中執行 echo 'pvc Volume share_a' > /share_a/data.txt，share_b、share_c 類似，然後訪問 k8sdemo 服務的 GetVolumeData 接口獲取文件內容，如下：

configMap

configMap 主要使鏡像和配置文件解耦，以便實現鏡像的可移植性和可複用性，configMap 是配置信息的集合，可直接注入到 Pod 的容器中使用，扮演着配置中心的角色。configMap 可以以數據卷的形式掛載，也可以基於環境變量的形式注入到 Pod 容器中使用。另外 secret 是一種相對安全的 configMap，它默認會將配置信息進行 base64 編碼，使配置不是明文直接存儲在 configMap 中，起到一定的保護作用。

下面主要介紹 configMap 以數據卷掛載方式的使用，如下圖，在 Kubernetes 集羣中創建一個 configMap 資源類型，然後供 Pod 內的容器使用。

如下，創建一個數據卷形式的 ConfigMap，appsettings.json 是 .NET Core 程序內使用的配置文件。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: configmap-k8sdemo
data:
  appsettings.json: |-
    {
      "ServiceName": "k8sdemo"
    }

如下配置中 volumes 指定了 configMap 資源的名稱爲以上創建的 configMap 對象：configmap-k8sdemo。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: configmap-demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: configmap-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        name: configmap-demo
    spec:
      containers:
      - name: k8sdemo
        image: beckjin/k8sdemo:1.2.0
        volumeMounts:
        - name: configfile
          mountPath: /app/appsettings.json
          subPath: appsettings.json
        ports:
        - containerPort: 80
      volumes:
      - name: configfile
        configMap:
          name: configmap-k8sdemo
          items:
          - key: appsettings.json
            path: appsettings.json
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: configmap-demo-service
spec:
  selector:
    name: configmap-demo
  type: NodePort
  ports:
  - port: 84
    targetPort: 80

通過訪問 k8sdemo 服務的 GetConfig 接口獲取指定 key 的值：

.NET Core + Kubernetes：Volume

emptyDir

hostPath

nfs

NFS Server 搭建

persistentVolumeClaim

NFS Server 添加 mount 目錄

創建 PV

創建 PVC

創建 Pod

configMap

DAPPER 事務 TRANSACTION

.NET Core 服務在 ARM64 服務器中的部署

.NET Core dump 分析

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