6. k8s 之存储配置

1. 什么是 PV（PersistentVolume）？

PV（PersistentVolume） 是 Kubernetes 中表示持久化存储资源的对象。它抽象了底层存储系统的细节（如云存储、NFS、本地磁盘等），允许用户通过声明式配置（YAML）使用存储资源，而无需关心存储的具体实现。

核心特点

• 集群级资源 ：由管理员预先创建或通过 StorageClass 动态生成。

• 与存储后端解耦 ：支持多种存储类型（如 AWS EBS、NFS、HostPath 等）。

• 生命周期独立于 Pod ：Pod 删除后，PV 及其数据仍然保留。

• 需通过 PVC（PersistentVolumeClaim）绑定：用户通过 PVC 申请存储资源，PVC 会匹配并绑定到符合条件的 PV。

2. 在 Linux 系统中创建 PV 的步骤

在 Kubernetes 中创建 PV 不直接依赖 Linux 系统本身的操作，而是通过 Kubernetes API 定义。以下是常见的几种 PV 类型及其配置方法：

场景 1：使用 `hostPath`（节点本地目录）

适用场景

• 开发测试环境。

• 单节点集群（如 Minikube）。

步骤

在 Linux 节点上创建目录：

bash 复制代码

sudo mkdir -p /mnt/data
sudo chmod 777 /mnt/data  # 确保容器有写入权限

定义 PV YAML 文件：

yaml 复制代码

# hostpath-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-hostpath
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi      # 存储容量
  accessModes:
    - ReadWriteOnce    # 访问模式（单节点读写）
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 回收策略（保留数据）
  hostPath:
    path: /mnt/data    # 节点本地目录
    type: DirectoryOrCreate  # 目录不存在则自动创建

创建 PV：
bash 复制代码
```
kubectl apply -f hostpath-pv.yaml
```

验证：

bash 复制代码

kubectl get pv
# 输出示例：
# NAME           CAPACITY  ACCESS MODES  RECLAIM POLICY  STATUS      CLAIM
# pv-hostpath    10Gi      RWO           Retain          Available

场景 2：使用 NFS（网络共享存储）

适用场景

• 多节点集群共享存储。

• 需要跨节点读写数据的应用（如文件服务器）。

步骤

在 Linux 系统中配置 NFS 服务端：

bash 复制代码

# 在 NFS 服务器上操作
sudo apt install nfs-kernel-server
sudo mkdir -p /nfs_share
sudo chmod 777 /nfs_share
echo "/nfs_share *(rw,sync,no_subtree_check)" | sudo tee -a /etc/exports
sudo systemctl restart nfs-server

定义 PV YAML 文件：

yaml 复制代码

# nfs-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi     # 存储容量
  accessModes:
    - ReadWriteMany    # 多节点读写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    server: 192.168.1.100  # NFS 服务器 IP
    path: /nfs_share       # NFS 共享目录

创建 PV：
bash 复制代码
```
kubectl apply -f nfs-pv.yaml
```

场景 3：使用本地卷（Local Volume）

适用场景

• 需要高性能本地存储（如数据库）。

• 使用本地磁盘或 SSD。

步骤

在节点上准备磁盘或目录：

bash 复制代码

sudo mkdir -p /mnt/local-ssd
sudo chmod 777 /mnt/local-ssd

定义 PV YAML 文件：

yaml 复制代码

# local-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-local
spec:
  capacity:
    storage: 500Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  local:
    path: /mnt/local-ssd  # 本地目录
  nodeAffinity:           # 限制 PV 只能被调度到特定节点
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values:
          - node1  # 节点名称

创建 PV：
bash 复制代码
```
kubectl apply -f local-pv.yaml
```

3. PV 的关键配置参数

(1) 访问模式（Access Modes）

• ReadWriteOnce (RWO) ：单节点读写。

• ReadOnlyMany (ROX) ：多节点只读。

• ReadWriteMany (RWX)：多节点读写。

(2) 回收策略（Reclaim Policy）

• Retain ：删除 PVC 后保留 PV 和数据（需手动清理）。

• Delete ：自动删除 PV 和底层存储（仅限动态供给的云存储）。

• Recycle（已废弃）：擦除数据后重新绑定。

(3) 存储类别（StorageClass）

• 动态供给 PV 时需指定 StorageClass，静态 PV 可省略或设为空字符串。

4. 验证 PV 绑定到 PVC

创建 PVC：

yaml 复制代码

# pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  # storageClassName: ""  # 空字符串表示使用静态 PV

绑定 PV：

bash 复制代码

kubectl apply -f pvc.yaml
kubectl get pv,pvc
# 输出示例：
# NAME             STATUS  CLAIM           CAPACITY
# pv-hostpath      Bound   default/my-pvc  10Gi

5. 常见问题

(1) PV 无法绑定到 PVC

• 原因：PVC 的 accessModes、storage 或 storageClassName 不匹配。

• 解决：检查 PV 和 PVC 的配置是否一致。

(2) 容器无法写入 PV

• 原因：目录权限不足或存储后端故障。

• 解决：

bash 复制代码

kubectl exec -it <pod-name> -- ls -l /data  # 检查挂载点权限
kubectl describe pv <pv-name>               # 查看 PV 事件日志

总结

• PV 是存储资源的抽象 ：由管理员创建或动态供给，供应用通过 PVC 申请。

• 常用 PV 类型 ：hostPath（本地目录）、nfs（网络存储）、local（高性能本地盘）。

• 关键配置 ：访问模式、容量、回收策略和节点亲和性（Local PV）。

• 操作流程：定义 PV → 创建 PVC → 挂载到 Pod。

在 Kubernetes 中配置存储的核心是通过 持久化存储卷（Persistent Volume, PV） 和 持久化存储声明（Persistent Volume Claim, PVC） 实现数据持久化和动态管理。以下是详细的存储配置指南：

1. 核心概念

概念	作用
PersistentVolume (PV)	集群级别的存储资源（如云存储、NFS、本地磁盘），由管理员创建或动态生成。
PersistentVolumeClaim (PVC)	用户对存储资源的申请，指定容量、访问模式等要求，绑定到 PV。
StorageClass (SC)	动态生成 PV 的模板（如 AWS EBS、GCP PD），按需创建存储资源。

2. 存储配置步骤

(1) 静态供给（手动创建 PV）

场景：已有存储资源（如 NFS、本地磁盘），需手动绑定。

步骤：

创建 PV（以 NFS 为例）：

yaml 复制代码

# nfs-pv.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    server: 192.168.1.100
    path: /data/nfs

bash 复制代码

kubectl apply -f nfs-pv.yaml

创建 PVC（匹配 PV）：

yaml 复制代码

# pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-nfs
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: ""  # 空字符串表示手动绑定

bash 复制代码

kubectl apply -f pvc.yaml

挂载到 Pod：

yaml 复制代码

# pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: nfs-volume
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: nfs-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-nfs

(2) 动态供给（自动创建 PV）

场景：使用云存储（如 AWS EBS、GCP PD），按需自动生成 PV。

步骤：

创建 StorageClass：

yaml 复制代码

# storageclass-aws.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: aws-gp3
provisioner: ebs.csi.aws.com
parameters:
  type: gp3
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer  # 延迟绑定到 Pod 调度
reclaimPolicy: Delete

bash 复制代码

kubectl apply -f storageclass-aws.yaml

创建 PVC（触发动态供给）：

yaml 复制代码

# pvc-dynamic.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-dynamic
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi
  storageClassName: aws-gp3  # 引用 StorageClass

bash 复制代码

kubectl apply -f pvc-dynamic.yaml

挂载到 Deployment：

yaml 复制代码

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        volumeMounts:
        - name: dynamic-storage
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: dynamic-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-dynamic

3. 存储类型与适用场景

存储类型	配置方式	适用场景	示例
临时存储	`emptyDir`	容器间共享临时数据（如缓存）	日志处理中间结果
本地存储	`hostPath` 或 `local`	开发测试、单节点高性能存储	本地数据库、测试环境
网络存储	NFS/CephFS	多节点共享读写	文件服务器、共享配置
云存储	StorageClass 动态供给	生产环境持久化存储（跨节点可用）	AWS EBS、Azure Disk、GCP PD
配置/密钥	ConfigMap/Secret	注入配置文件或敏感信息	数据库连接字符串、TLS 证书

4. 高级配置技巧

(1) 子路径隔离

同一 PVC 挂载到多个 Pod 时，使用 subPath 隔离目录：

yaml 复制代码

volumeMounts:
- name: shared-storage
  mountPath: /app/data
  subPath: app1  # 使用 PVC 中的子目录

(2) 文件权限控制

通过 securityContext 设置文件系统权限：

yaml 复制代码

securityContext:
  fsGroup: 1000    # 设置挂载目录的组 ID
  runAsUser: 1000  # 容器运行的用户 ID

(3) 存储扩容

动态供给的 PVC 支持在线扩容（需存储插件支持）：

bash 复制代码

kubectl edit pvc pvc-dynamic  # 修改 spec.resources.requests.storage

(4) 多 Pod 共享存储

使用 ReadWriteMany 访问模式的存储（如 NFS）：

yaml 复制代码

# pvc.yaml
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany

5. 常见问题排查

(1) PVC 处于 Pending 状态

• 原因：无可用 PV 或 StorageClass 配置错误。

• 解决：

bash 复制代码

kubectl describe pvc <pvc-name>  # 查看事件日志
kubectl get storageclass         # 检查 StorageClass 是否存在

(2) 容器无法写入存储卷

• 原因：权限不足或存储后端故障。

• 解决：

bash 复制代码

kubectl exec -it <pod-name> -- ls -l /data  # 检查挂载点权限
kubectl logs <storage-plugin-pod>           # 查看存储插件日志

(3) PV 无法回收

• 原因：回收策略为 Retain，需手动删除 PV 和底层数据。

• 解决：

bash 复制代码

kubectl delete pv <pv-name>  # 手动清理

6. 最佳实践

生产环境优先使用动态供给：避免手动管理 PV，提高资源利用率。
合理选择访问模式 ：
• ReadWriteOnce：数据库等单节点读写场景。
• ReadWriteMany：文件共享、内容管理系统（CMS）。
定期备份重要数据：即使使用持久化存储，也需通过工具（如 Velero）备份。
监控存储使用情况：集成 Prometheus 监控 PVC 使用率，预防存储不足。

总结

通过 PV/PVC 和 StorageClass，Kubernetes 提供了灵活且强大的存储管理能力。无论是本地开发还是云上生产环境，合理配置存储卷可确保应用数据的高可用性和持久性。根据业务需求选择合适的存储类型，并结合动态供给、权限控制等高级特性，能够显著提升运维效率。

6. k8s 之存储配置

1. 什么是 PV（PersistentVolume）？

核心特点

2. 在 Linux 系统中创建 PV 的步骤

场景 1：使用 hostPath（节点本地目录）

适用场景

步骤

场景 2：使用 NFS（网络共享存储）

适用场景

步骤

场景 3：使用本地卷（Local Volume）

适用场景

步骤

3. PV 的关键配置参数

(1) 访问模式（Access Modes）

(2) 回收策略（Reclaim Policy）

(3) 存储类别（StorageClass）

4. 验证 PV 绑定到 PVC

5. 常见问题

(1) PV 无法绑定到 PVC

(2) 容器无法写入 PV

总结

1. 核心概念

2. 存储配置步骤

(1) 静态供给（手动创建 PV）

场景：已有存储资源（如 NFS、本地磁盘），需手动绑定。

步骤：

(2) 动态供给（自动创建 PV）

场景：使用云存储（如 AWS EBS、GCP PD），按需自动生成 PV。

步骤：

3. 存储类型与适用场景

4. 高级配置技巧

(1) 子路径隔离

(2) 文件权限控制

(3) 存储扩容

(4) 多 Pod 共享存储

5. 常见问题排查

(1) PVC 处于 Pending 状态

(2) 容器无法写入存储卷

(3) PV 无法回收

6. 最佳实践

总结

场景 1：使用 `hostPath`（节点本地目录）