Kubernetes 存储卷完全指南

本文基于 Kubernetes 1.28

概述

在 Kubernetes 中，Pod 的容器文件系统是临时的，容器重启后数据会丢失。为了实现数据持久化，K8s 引入了存储卷（Volume）的概念。

本文将详细介绍 Kubernetes 的存储体系：PersistentVolume（PV）、PersistentVolumeClaim（PVC） 和 StorageClass。

一、为什么需要存储卷

容器存储的特性

Docker 容器的文件系统：
  /           → 容器根目录
  /app        → 应用目录
  /var/log    → 日志目录
 
问题：容器删除后，所有数据丢失！

Volume 的作用

把宿主机的目录或云盘"挂载"到容器里
  ↓
容器写入的数据实际写到宿主机/云盘
  ↓
即使容器删除，数据依然保留

二、Volume 的类型

K8s 支持多种存储卷类型：

# 1. emptyDir（临时存储，Pod 删除数据也删除）
volumes:
- name: temp-storage
  emptyDir: {}
 
# 2. hostPath（宿主机目录）
volumes:
- name: log-dir
  hostPath:
    path: /var/log/myapp
    type: DirectoryOrCreate
 
# 3. 持久化存储（挂载 PVC）
volumes:
- name: mysql-data
  persistentVolumeClaim:
    claimName: mysql-pvc

三、PV（PersistentVolume）

什么是 PV

PV = 管理员提前在集群中创建的存储块。

就像挖好的游泳池，尺寸固定、位置固定。

PV YAML 详解

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-001
  labels:
    type: ssd
spec:
  # 1. 容量
  capacity:
    storage: 100Gi
  
  # 2. 访问模式
  accessModes:
    - ReadWriteOnce          # 单节点读写
    # - ReadOnlyMany        # 多节点只读
    # - ReadWriteMany       # 多节点读写
  
  # 3. 存储类
  storageClassName: standard
  
  # 4. 回收策略
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
    # Retain   → 保留数据，需手动清理
    # Delete   → 自动删除存储
  
  # 5. 存储来源（多种方式）
  
  # 方式 A：hostPath（本地）
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
  
  # 方式 B：NFS
  # nfs:
  #   server: 192.168.1.100
  #   path: "/exports/data"
  
  # 方式 C：云盘（云厂商）
  # csi:
  #   driver: disk.csi.provider.com
  #   volumeHandle: vol-xxx

四、PVC（PersistentVolumeClaim）

什么是 PVC

PVC = Pod 说"我需要多少存储"。

就像去泳池管理员那里申请一个泳池。

PVC YAML 详解

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  # 1. 访问模式
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  
  # 2. 存储大小
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
  
  # 3. 存储类
  storageClassName: standard
  
  # 4. 选择器（可选）
  selector:
    matchLabels:
      type: ssd

PVC 绑定过程

1. Pod 创建 PVC（说要 20Gi RWO）
2. K8s 遍历所有 PV
3. 找到满足条件的 PV（storage >= 20Gi, accessModes 匹配）
4. 绑定成功：PVC 状态变为 Bound
5. Pod 挂载这个 PVC

五、访问模式详解

模式	缩写	含义	典型存储
ReadWriteOnce	RWO	单节点挂载读写	云盘
ReadOnlyMany	ROX	多节点挂载只读	NFS/CephFS
ReadWriteMany	RWX	多节点挂载读写	NFS/CephFS

场景说明

RWO（单节点读写）：
  MySQL 主库 → 独占云盘 → 读写
  MySQL 从库 → 挂同一云盘 → 只读
 
ROX（多节点只读）：
  多个 Web Pod 读取同一个证书文件
 
RWX（多节点读写）：
  多个 Pod 共享同一个上传目录

六、Pod 使用 PVC

直接挂载

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod
spec:
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:8.0
    volumeMounts:
    - name: mysql-data-dir
      mountPath: /var/lib/mysql
  volumes:
  - name: mysql-data-dir
    persistentVolumeClaim:
      claimName: mysql-pvc

Deployment 中使用

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pvc

七、StorageClass

什么是 StorageClass

StorageClass = 存储的"类型/套餐"。

指定 StorageClass 后，K8s 会自动创建 PV（动态 provisioning）。

StorageClass YAML

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs   # 供应者
parameters:
  type: gp2                          # 参数

动态 Provisioning

【静态分配】
  管理员 → 手动创建 10 个 PV
  Pod → 申请 PVC → 绑定到现有 PV
 
【动态分配】
  管理员 → 创建 StorageClass
  Pod → 申请 PVC（说我要 20Gi）
  StorageClass → 自动创建 20Gi 的 PV
  PVC → 绑定到新 PV

常用 StorageClass

# AWS EBS
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
 
# NFS
provisioner: nfs-client
 
# 阿里云（示例）
provisioner: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
  type: cloud_essd

八、常用命令

# 查看 PV
kubectl get pv
 
# 查看 PVC
kubectl get pvc
 
# 查看 PVC 详情
kubectl describe pvc mysql-pvc
 
# 查看 StorageClass
kubectl get sc
 
# Pod 中查看挂载
kubectl exec -it mysql-pod -- ls -la /var/lib/mysql
 
# 删除 PVC
kubectl delete pvc mysql-pvc

九、总结

PV    → 游泳池（已挖好的）
PVC   → 游泳卡（申请使用）
StorageClass → 自动挖游泳池的机器
 
PV 是"静态分配"，StorageClass 是"动态分配"

Kubernetes 存储卷完全指南：PV、PVC 与 StorageClass