Volume - EmptyDir

EmptyDir 是 Kubernetes 中的一種臨時性 Volume，主要用於 Pod 內部的數據存儲。 它在 Pod 啟動時創建，並在 Pod 終止後被刪除。EmptyDir 是簡單且高效的數據存儲解決方案，適合用於短期存儲需求，例如緩存、臨時文件或數據交換。

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工作原理

• 當 Pod 啟動時，Kubernetes 會自動在節點上創建一個空的目錄，並將其掛載到容器中指定的位置。
• 如果 Pod 重啟，EmptyDir 的內容仍然保留。
• 當 Pod 被刪除時，EmptyDir 的數據也會一併清除。
• 如果 Pod 被重新調度到其他節點，EmptyDir 內容不會隨之遷移。

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可設定的參數

EmptyDir 可以通過以下方式進行配置，滿足不同的使用需求：

1. medium

• 用於指定 EmptyDir 的存儲介質。
• 選項：
  • 默認值為空字符串（""），表示存儲在節點的磁碟上。
  • 設定為 Memory 時，EmptyDir 將使用節點內存作為存儲介質（通過 tmpfs 實現）。
• 示例：

  volumes:
    - name: temp-storage
      emptyDir:
        medium: Memory

2. sizeLimit

• 用於設置 EmptyDir 的大小限制。
• 特點：
  • 僅在 medium: Memory 時有效，限制內存的最大使用量。
  • 如果未設置，則使用節點可用內存的默認分配。
• 示例：

  volumes:
    - name: temp-storage
      emptyDir:
        medium: Memory
        sizeLimit: '256Mi'

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適用場景

• 緩存數據：例如臨時數據存儲和處理。
• 共享數據：在同一 Pod 的多個容器之間共享文件。
• 臨時數據：只在 Pod 的生命週期內需要的數據。

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注意事項

1. EmptyDir 的內容不會持久化，Pod 終止後所有數據將丟失。
2. 使用 medium: Memory 時，請注意不要超過節點內存限制，以免影響節點穩定性。
3. 不適合用於需要長期存儲的數據場景。

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實作一個 EmptyDir

1. 首先我們建立一個 pod，裡面有多個 container，其中我們定義 volume 是 html，並且是 EmptyDir，分別掛載到 nginx 和 alpine 這兩個容器中， alpine 是每 10 秒會寫入日期到 index.html，nginx 則負責將這個 index.html 顯示給用戶。

emptydir-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: emptydir-pod
spec:
  volumes:
    - name: html # 定義一個名為 html 的 Volume，類型為 EmptyDir（未指定 medium，默認使用磁碟）
      emptyDir: {}
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
      volumeMounts:
        - name: html # 將名為 html 的 Volume 掛載到容器內
          mountPath: /usr/share/nginx/html # 掛載路徑為 nginx 預設的靜態文件目錄
    - name: alpine
      image: alpine:latest
      volumeMounts:
        - name: html # 同樣將名為 html 的 Volume 掛載到容器內
          mountPath: /html # 掛載路徑為 /html
      command: ['/bin/sh', '-c']
      args:
        - while true; do
          echo $(hostname) $(date) >> /html/index.html;
          sleep 10;
          done

2. 建立這個 Pod，並且查看這個 Pod 的狀態。

kubectl.exe apply -f emptydir-pod.yaml
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pod/emptydir-pod created

kubectl.exe describe pods/emptydir-pod
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Name:             emptydir-pod
...中間省略...
Containers:
  nginx:
    ...中間省略...
    Mounts:
      /usr/share/nginx/html from html (rw)
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-hwnlw (ro)
  alpine:
    ...中間省略...
    Mounts:
      /html from html (rw)
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-hwnlw (ro)
...中間省略...
Volumes:
  html:
    Type:       EmptyDir (a temporary directory that shares a pod's lifetime)
    Medium:
    SizeLimit:  <unset>
...後面省略...

3. 接著我們透過 port-forwart 來訪問這個 Pod。

kubectl.exe port-forward pods/emptydir-pod 8080:80
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Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80

4. 透過訪問這個 Pod，我們可以看每隔 10 秒鐘就有一筆數據被記錄，並且 alpine 和 nginx 這兩個 container 共用一個 volume。

(Invoke-WebRequest -Uri http://localhost:8080 -UseBasicParsing).Content
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emptydir-pod Thu Jan 23 08:40:51 UTC 2025
emptydir-pod Thu Jan 23 08:41:01 UTC 2025
emptydir-pod Thu Jan 23 08:41:11 UTC 2025
emptydir-pod Thu Jan 23 08:41:21 UTC 2025
emptydir-pod Thu Jan 23 08:41:31 UTC 2025

5. 相同我們也可以透過 memory 的方式，在定義 medium 的地方設定為 Memory。

emptydir-memory-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: emptydir-memory-pod
spec:
  volumes:
    - name: html
      emptyDir:
        medium: Memory
        sizeLimit: 256Mi
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
      volumeMounts:
        - name: html
          mountPath: /usr/share/nginx/html
    - name: alpine
      image: alpine:latest
      volumeMounts:
        - name: html
          mountPath: /html
      command: ['/bin/sh', '-c']
      args:
        - while true; do
          echo $(hostname) $(date) >> /html/index.html;
          sleep 10;
          done

7. 依照上面的方式執行他，並且使用port-forward後，直接呼叫Pod，可以看到一樣每10秒輸出一次。

kubectl.exe apply -f emptydir-memory-pod.yaml
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pod/emptydir-memory-pod created

kubectl.exe port-forward pods/emptydir-memory-pod 8080:80
---

Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80

(Invoke-WebRequest -Uri http://localhost:8080 -UseBasicParsing).Content
---

emptydir-memory-pod Thu Jan 23 08:46:54 UTC 2025
emptydir-memory-pod Thu Jan 23 08:47:04 UTC 2025
emptydir-memory-pod Thu Jan 23 08:47:14 UTC 2025
emptydir-memory-pod Thu Jan 23 08:47:24 UTC 2025
emptydir-memory-pod Thu Jan 23 08:47:34 UTC 2025