实践：注入配置并挂载卷

本动手练习将引导你为应用程序设置创建 ConfigMap，为凭据创建 Secret，并为持久存储创建 PersistentVolumeClaim。接着，你将部署一个同时使用这三者的 Pod，以此演示如何管理一个完整的、有状态的应用程序组件。

进行此实践需要一个运行中的 Kubernetes 集群（例如通过 Minikube 或 Kind 运行的集群），并配置好 kubectl 以与其交互。

第 1 步：创建 ConfigMap 和 Secret

首先，我们将创建要注入到应用程序 Pod 中的配置对象。我们将从用于非敏感数据的 ConfigMap 开始，然后是用于模拟 API 密钥的 Secret。

1. 创建 ConfigMap： 使用 kubectl create configmap 命令，从直接量生成一个名为 app-config 的 ConfigMap。该 ConfigMap 将保存一个简单的属性文件格式。

   kubectl create configmap app-config \
     --from-literal=app.properties='
   greeting=Hello
   log.level=INFO
   '
   

2. 创建 Secret： 接下来，创建一个名为 api-credentials 的 Secret。我们将再次使用 --from-literal 标志来提供一个模拟的 API 密钥。请记住，虽然 Kubernetes 将 Secret 存储为 base64 编码的字符串，但它们在 etcd 中默认并未加密，应被视为敏感信息。

   kubectl create secret generic api-credentials \
     --from-literal=API_KEY='abc-123-def-456'
   

3. 验证创建情况： 你可以使用 kubectl get 和 kubectl describe 查看刚刚创建的对象。例如，要查看 ConfigMap：

   kubectl get configmap app-config -o yaml
   

   你将看到提供的数据存储在 data 字段下。

第 2 步：申请持久存储

配置就绪后，下一步是申请存储。我们通过创建 PersistentVolumeClaim (PVC) 来实现这一点。在大多数本地开发集群和云服务商中，都会配置一个默认的 StorageClass，用于动态地分配满足申请要求的 PersistentVolume (PV)。

1. 定义 PersistentVolumeClaim： 创建一个名为 pvc.yaml 的文件，内容如下。此清单申请一个 1Gi 的小型卷，访问模式为 ReadWriteOnce，这意味着它可以被单个节点以读写方式挂载。

   # pvc.yaml
   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: my-data-claim
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     resources:
       requests:
         storage: 1Gi
   

2. 应用并验证 PVC： 将清单应用到你的集群。

   kubectl apply -f pvc.yaml
   

   现在，检查 PVC 的状态。它应该很快从 Pending 转换为 Bound，这表明 PersistentVolume 已成功分配并与其绑定。

   kubectl get pvc my-data-claim
   

   你应该会看到类似这样的输出：

   NAME            STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
   my-data-claim   Bound    pvc-a1b2c3d4-e5f6-g7h8-i9j0-k1l2m3n4o5p6   1Gi        RWO            standard       15s
   

第 3 步：部署挂载了卷和配置的 Pod

现在我们将所有内容整合在一起。下图显示了我们要创建的 Pod 与其依赖的配置和存储资源之间的关系。

stateful-app Pod 将 Secret 用作环境变量，将 ConfigMap 挂载为文件，并挂载 PersistentVolumeClaim 以提供持久的文件系统。

1. 定义 Pod： 创建一个名为 stateful-pod.yaml 的文件。此清单定义了一个 Pod，它：

   • 将 api-credentials Secret 中的所有键值对作为环境变量注入。
   • 定义了两个卷：一个用于 ConfigMap，另一个用于 PersistentVolumeClaim。
   • 将 ConfigMap 卷挂载在 /etc/config，使 app.properties 键可以作为文件使用。
   • 将 PVC 卷挂载在 /data 以进行持久存储。

   # stateful-pod.yaml
   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: stateful-app
   spec:
     containers:
     - name: app-container
       image: alpine
       # 保持容器运行
       command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 3600"]
       envFrom:
       - secretRef:
           name: api-credentials
       volumeMounts:
       - name: config-volume
         mountPath: /etc/config
       - name: data-volume
         mountPath: /data
     volumes:
     - name: config-volume
       configMap:
         name: app-config
     - name: data-volume
       persistentVolumeClaim:
         claimName: my-data-claim
   

   我们使用简单的 alpine 镜像和 sleep 命令来保持容器运行，以便我们可以检查它。

2. 部署 Pod： 将 Pod 清单应用到你的集群。

   kubectl apply -f stateful-pod.yaml
   

第 4 步：验证配置和数据持久性

让我们确认配置和存储是否已正确附加到运行中的 Pod。我们将使用 kubectl exec 在容器内运行命令。

1. 验证来自 Secret 的环境变量： 在 Pod 内部执行命令以打印其环境变量，并过滤我们的 API 密钥。

   kubectl exec stateful-app -- env | grep API_KEY
   

   输出应为 API_KEY=abc-123-def-456，确认 Secret 已成功注入。

2. 验证来自 ConfigMap 的挂载文件： 检查从 ConfigMap 挂载的文件内容。

   kubectl exec stateful-app -- cat /etc/config/app.properties
   

   这将显示我们之前定义的内容：greeting=Hello 和 log.level=INFO。

3. 测试数据持久性： 现在，向挂载在 /data 的持久存储卷写入一个文件。

   kubectl exec stateful-app -- sh -c "echo '有状态数据在重启后依然存在' > /data/message.txt"
   

   为了证明数据是持久的，删除该 Pod 并重新创建它。PersistentVolumeClaim 和底层的 PersistentVolume 不会受到影响。

   kubectl delete pod stateful-app
   kubectl apply -f stateful-pod.yaml
   

   等待新的 Pod 进入 Running 状态。你可以使用 kubectl get pod stateful-app 检查其状态。一旦它运行起来，尝试读取你之前创建的文件。

   kubectl exec stateful-app -- cat /data/message.txt
   

   该命令将输出 有状态数据在重启后依然存在。这证实了即使 Pod 被完全销毁并替换，写入卷的数据仍然存在。

清理

为了保持集群整洁，请删除本次实践中创建的资源。

kubectl delete pod stateful-app
kubectl delete pvc my-data-claim
kubectl delete secret api-credentials
kubectl delete configmap app-config

你现在已经成功管理了应用程序的配置和有状态数据，这是在 Kubernetes 上运行生产级负载的两项基本技能。