文章目录
- 前言
- 一、容器存储短暂性问题
- 二、emptyDir存储卷
- [三、hostPath 存储卷](#三、hostPath 存储卷)
- 四、NFS网络共享卷
-
- 1、特点
- 2、创建步骤
-
- 2.1、在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
- 2.2、master节点操作
- 2.3、在nfs服务器上创建index.html
- [2.4、 master节点操作并且验证](#2.4、 master节点操作并且验证)
- 2.5、其他跨主机持久化工具
- 五、PV和PVC持久化机制
-
- [1、 PV与PVC的概念](#1、 PV与PVC的概念)
- 2、PV和PVC生命周期
- 3、pv的状态
- 4、一个PV从创建到销毁的具体流程如下
- 5、pv示例解析
- 六、NFS+PV+PVC实战
- [七、StorageClass + NFS 动态存储](#七、StorageClass + NFS 动态存储)
-
- 1、为什么要使用动态存储
- 2、在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
- [3、创建 Service Account](#3、创建 Service Account)
- [4、部署 NFS Provisioner](#4、部署 NFS Provisioner)
- [5、创建 StorageClass](#5、创建 StorageClass)
- [6、测试 PVC + Pod](#6、测试 PVC + Pod)
- 7、验证结果
- 总结
前言
容器存储天生具备短暂性,数据易随容器销毁丢失。本文从基础存储卷到动态供给,拆解各类容器持久化方案,附实操步骤助力落地。
一、容器存储短暂性问题
容器的文件系统是临时性的:
1)容器崩溃重启后,容器内数据会丢失;
2)同一个 Pod 内的多个容器无法直接共享文件。
Kubernetes 的 Volume 抽象 解决了这两个问题:
通过 Pause 容器 让多个容器共享同一个 Volume,从而实现文件共享与持久化。
二、emptyDir存储卷
特点:
- Pod 调度到节点时自动创建;
- Pod 删除后数据也随之销毁;
- 仅适合临时缓存或容器间数据共享。
创建示例:
mkdir /opt/volumes
cd /opt/volumes
vim pod-emptydir.yaml
# API版本:Pod是K8s的核心资源,属于v1版本
apiVersion: v1
# 资源类型:这里声明要创建的是Pod
kind: Pod
# 元数据:用于描述Pod的基础信息
metadata:
# Pod的名称,在命名空间内唯一
name: pod-emptydir
# Pod所属的命名空间,默认就是default
namespace: default
# 自定义标签:用于筛选、关联其他资源(比如Service)
labels:
app: myapp
tier: frontend
# 规格:Pod的核心配置,定义容器、存储卷等
spec:
# 容器列表:一个Pod可以包含多个容器,这里定义两个Nginx容器
containers:
# 第一个容器的配置
- name: myapp-nginx # 容器名称,自定义且在Pod内唯一
# 镜像替换为官方Nginx最新版(原镜像ikubernetes/myapp:v1替换)
image: nginx:latest
# 镜像拉取策略:本地有就用本地,没有再从仓库拉
imagePullPolicy: IfNotPresent
# 端口配置:声明容器要暴露的端口(Nginx默认80端口)
ports:
- name: http # 端口名称,自定义
containerPort: 80 # 容器内部的端口号
# 容器挂载配置:将存储卷挂载到容器内指定目录
volumeMounts:
# 要挂载的存储卷名称(必须和下方volumes里的name一致)
- name: html
# 挂载到容器内的目录(Nginx默认的网页根目录)
mountPath: /usr/share/nginx/html/
# 第二个容器的配置
- name: busybox-nginx # 容器名称,自定义且在Pod内唯一
# 镜像替换为官方Nginx最新版(原镜像busybox:latest替换)
image: nginx:latest
# 镜像拉取策略:本地有就用本地,没有再从仓库拉
imagePullPolicy: IfNotPresent
# 同样挂载名为html的存储卷
volumeMounts:
# 要挂载的存储卷名称(和第一个容器共用同一个)
- name: html
# 挂载到该容器内的/data目录
mountPath: /data/
# 容器启动命令:持续往/data/index.html写入当前时间(每2秒一次)
command: ['/bin/sh','-c','while true;do echo $(date) >> /data/index.html;sleep 2;done']
# 存储卷定义:Pod级别的存储,供容器挂载使用
volumes:
# 存储卷名称(和容器volumeMounts里的name对应)
- name: html
# 存储卷类型:emptyDir(Pod存在时生效,Pod删除则数据丢失,用于Pod内容器共享数据)
emptyDir: {}
kubectl apply -f pod-emptydir.yaml
验证:在上面定义了2个容器,其中一个容器是输入日期到index.html中,然后验证访问nginx的html是否可以获取日期。以验证两个容器之间挂载的emptyDir实现共享。

三、hostPath 存储卷
特点:
-
将节点(宿主机)上的目录挂载到容器;
-
可实现持久化;
-
但节点故障会导致数据丢失。
创建示例:1)在 node01 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node01.benet.com' > /data/pod/volume1/index.html2)在 node02 节点上创建挂载目录
mkdir -p /data/pod/volume1
echo 'node02.benet.com' > /data/pod/volume1/index.html- 创建 Pod 资源
vim pod-hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hostpath
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: nginx
# 定义容器挂载内容
volumeMounts:
# 使用的存储卷名称,需和下方volumes的name一致
- name: html
# 挂载至容器中哪个目录
mountPath: /usr/share/nginx/html
# 读写挂载方式,默认为读写模式(false)
readOnly: false
# volumes字段定义Pod关联的存储卷(hostPath为宿主机路径)
volumes:
# 存储卷名称
- name: html
# 存储卷类型为hostPath(关联宿主机路径)
hostPath:
# 宿主机上的目录路径
path: /data/pod/volume1
# 类型:宿主机无此目录则自动创建
type: DirectoryOrCreate - 创建 Pod 资源
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml
验证结果如下所示:

删除重建pod,查看效果
kubectl delete -f pod-hostpath.yaml
kubectl apply -f pod-hostpath.yaml
查看结果一致

Pod 删除重建后仍能访问相同内容,说明数据持久化。
四、NFS网络共享卷
1、特点
- 多节点共享数据;
- 数据集中存放于 NFS 服务端;
- 支持 RWX(多路读写)
2、创建步骤
2.1、在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
# 查看rpcbind nfs-utils是否安装,没有则yum 安装
rpm -q rpcbind nfs-utils
yum install -y nfs-utils rpcbind
# 共享卷路径
mkdir /data/volumes -p
chmod 777 /data/volumes
# 配置共享卷共享网段
vim /etc/exports #NFS 的配置文件为/etc/exports,文件内容默认为空(无任何共享)
/data/volumes 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
systemctl enable rpcbind
systemctl enable nfs
# 验证
netstat -antulp | grep rpc
# 查看共享卷是否生效
showmount -e
2.2、master节点操作
vim pod-nfs-vol.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-vol-nfs
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: nginx
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
nfs:
path: /data/volumes
server: stor01
# node节点设置stor01解析主机名称
vim /etc/hosts
192.168.10.102 stor01
# node节点安装nfs客户端
yum install -y nfs-utils
2.3、在nfs服务器上创建index.html
echo "
nfs stor01
" >/data/volumes/index.html
2.4、 master节点操作并且验证

删除nfs相关pod,再重新创建,可以得到数据的持久化存储
kubectl delete -f pod-nfs-vol.yaml
kubectl apply -f pod-nfs-vol.yaml

2.5、其他跨主机持久化工具
NAS、GFS、Ceph、SAN
Ceph 是一款开源的、分布式的统一存储系统,它能同时提供文件存储、块存储和对象存储三种接口,且具备高可用、高扩展、无中心架构的特点,是容器化(如 Kubernetes)和云计算场景中主流的持久化存储方案之一。
五、PV和PVC持久化机制
1、 PV与PVC的概念
1)PV 全称叫做 Persistent Volume,持久化存储卷。它是用来描述或者说用来定义一个存储卷的,这个通常都是由运维工程师来定义。
2)PVC 的全称是 Persistent Volume Claim,是持久化存储的请求。它是用来描述希望使用什么样的或者说是满足什么条件的 PV 存储。
PVC 的使用逻辑:在 Pod 中定义一个存储卷(该存储卷类型为 PVC),定义的时候直接指定大小,PVC 必须与对应的 PV 建立关系,PVC 会根据配置的定义去 PV 申请,而 PV 是由存储空间创建出来的。PV 和 PVC 是 Kubernetes 抽象出来的一种存储资源

2、PV和PVC生命周期
PV和PVC之间的相互作用遵循这个生命周期
Provisioning(配置)--> Binding(绑定)--> Using(使用)--> Releasing(释放)--> Recycling(回收)
- Provisioning,即 PV 的创建,可以直接创建 PV(静态方式),也可以使用 StorageClass 动态创建
- Binding,将 PV 分配给 PVC
- Using,Pod 通过 PVC 使用该 Volume,并可以通过准入控制StorageProtection(1.9及以前版本为PVCProtection) 阻止删除正在使用的 PVC
- Releasing,Pod 释放 Volume 并删除 PVC
- Reclaiming,回收 PV,可以保留 PV 以便下次使用,也可以直接从云存储中删除
3、pv的状态
根据这 5 个阶段,PV 的状态有以下 4 种:
Available(可用):表示可用状态,还未被任何 PVC 绑定
Bound(已绑定):表示 PV 已经绑定到 PVC
Released(已释放):表示 PVC 被删掉,但是资源尚未被集群回收
Failed(失败):表示该 PV 的自动回收失败
4、一个PV从创建到销毁的具体流程如下
1)一个PV创建完后状态会变成Available,等待被PVC绑定。
2)一旦被PVC邦定,PV的状态会变成Bound,就可以被定义了相应PVC的Pod使用。
3)Pod使用完后会释放PV,PV的状态变成Released。
4)变成Released的PV会根据定义的回收策略做相应的回收工作。有三种回收策略,Retain、Delete和 Recycle。
策略:
- Retain:保留数据,需手动清理;retain就是保留现场,K8S集群什么也不做,等待用户手动去处理PV里的数据,处理完后,再手动R删除PV。
- Delete:自动删除存储资源;
- Recycle:清空数据重新可用(仅 NFS / HostPath 支持)。 K8S会将PV里的数据删除,然后把PV的状态变成Available,又可以被新的PVC绑定使用。
5、pv示例解析
kubectl explain pv # 查看pv的定义方式
metadata: # 由于 PV 是集群级别的资源,即 PV 可以跨 namespace 使用,
# 所以 PV 的 metadata 中不用配置 namespace
kubectl explain pv.spec #查看pv定义的规格
spce:
nfs:(定义存储类型)
path:(定义挂载卷路径)
server:(定义服(定义访问模型,务器名称)
accessModes:有以下三种访问模型,以列表的方式存在,也就是说可以定义多个访问模式) * * *
- ReadWriteOnce #(RWO)存储可读可写,但只支持被单个 Pod 挂载
- ReadOnlyMany #(ROX)存储可以以只读的方式被多个 Pod 挂载
- ReadWriteMany #(RWX)存储可以以读写的方式被多个 Pod 共享
capacity:(定义存储能力,一般用于设置存储空间)
storage: 2Gi (指定大小)
storageClassName: (自定义存储类名称,此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV)
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain #回收策略(Retain/Delete/Recycle) ** *
#Retain(保留):当删除与之绑定的PVC时候,这个PV被标记为released(PVC与PV解绑但还没有执行回
收策略)且之前的数据依然保存在该PV上,但是该PV不可用,需要手动来处理这些数据并删除该PV。
#Delete(删除):删除与PV相连的后端存储资源(只有 AWS EBS, GCE PD, Azure Disk 和 Cinder
支持)
#Recycle(回收):删除数据,效果相当于执行了 rm -rf /thevolume/* (只有 NFS 和 HostPath
支持)
kubectl explain pvc #查看PVC的定义方式
KIND: PersistentVolumeClaim
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion <string>
kind <string>
metadata <Object>
spec <Object>
#PV和PVC中的spec关键字段要匹配,比如存储(storage)大小、访问模式(accessModes)、存储类名
# 称(storageClassName)
spec:
accessModes: (定义访问模式,必须是PV的访问模式的子集)
resources:
requests:
storage: (定义申请资源的大小)
storageClassName: (定义存储类名称,此配置用于绑定具有相同类别的PVC和PV)
六、NFS+PV+PVC实战
1、配置nfs存储
cd /data/volumes/
mkdir v{1,2,3,4,5}
vim /etc/exports
/data/volumes/v1 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash)
showmount -e
2、定义PV
vim pv-demo.yaml
# 定义5个PV,指定NFS挂载路径、访问模式和存储大小
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume # 资源类型:持久化卷(PV)
metadata:
name: pv001 # PV的唯一名称,集群内不能重复
labels:
name: pv001 # 给PV打标签,PVC可通过标签筛选绑定该PV
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v1 # NFS服务器上的共享目录路径(需提前在NFS服务端创建)
server: stor01 # NFS服务器的地址(主机名/IP,需保证K8s节点能解析/访问)
# 访问模式:支持的挂载方式(数组形式,可写多个)
# ReadWriteMany(RWX):多Pod可同时读写;ReadWriteOnce(RWO):仅单个Pod读写
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
# 存储容量配置:该PV提供的存储空间大小
capacity:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv002
labels:
name: pv002
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v2
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv003
labels:
name: pv003
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v3
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv004
labels:
name: pv004
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v4
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 4Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv005
labels:
name: pv005
spec:
nfs:
path: /data/volumes/v5
server: stor01
accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
capacity:
storage: 5Gi
结果如下:

3、定义PVC+Pod
这里定义了pvc的访问模式为多路读写,该访问模式必须在前面pv定义的访问模式之中。定义PVC申请的大小为2Gi,此时PVC会自动去匹配多路读写且大小为2Gi的PV,匹配成功获取PVC的状态即为Bound
vim pod-vol-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mypvc
namespace: default
spec:
accessModes: ["ReadWriteMany"]
resources:
requests:
storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-vol-pvc
namespace: default
spec:
containers:
- name: myapp
image: ingix
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
persistentVolumeClaim:
claimName: mypvc
结果如下:


4、测试访问
# 在存储服务器上创建index.html,并写入数据,通过访问Pod进行查看,可以获取到相应的页面。
cd /data/volumes/v3/
echo "welcome to use pv3" > index.html
kubectl get pods -o wide
curl 10.244.2.101

七、StorageClass + NFS 动态存储
1、为什么要使用动态存储
通过 nfs-client-provisioner 实现 自动 PV 创建
Kubernetes 本身支持的动态 PV 创建不包括 NFS,所以需要使用外部存储卷插件分配PV。详见:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/storage-classes/
卷插件称为 Provisioner(存储分配器),NFS 使用的是 nfs-client,这个外部PV。
Provisioner:用于指定 Volume 插件的类型,包括内置插件(如 kubernetes.io/aws-ebs)和外部插件(如 exte卷插件会使用已经配置好的 NFS 服务器自动创建 rnal-storage 提供的 ceph.com/cephfs)。
2、在stor01节点上安装nfs,并配置nfs服务
mkdir /opt/k8s
chmod 777 /opt/k8s/
vim /etc/exports
/opt/k8s 192.168.10.0/24(rw,no_root_squash,sync)
systemctl restart nfs
3、创建 Service Account
创建 Service Account,用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限,设置 nfs-client 对 PV,PVC,StorageClass 等的规则
vim nfs-client-rbac.yaml
#创建 Service Account 账户,用来管理 NFS Provisioner 在 k8s 集群中运行的权限
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: nfs-client-provisioner
---
# 创建集群角色
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumes"]
verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
- apiGroups: [""]
resources: ["persistentvolumeclaims"]
verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
- apiGroups: ["storage.k8s.io"]
resources: ["storageclasses"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["events"]
verbs: ["list", "watch", "create", "update", "patch"]
- apiGroups: [""]
resources: ["endpoints"]
verbs: ["create", "delete", "get", "list", "watch", "patch", "update"]
---
# 集群角色绑定
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: nfs-client-provisioner-clusterrolebinding
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: nfs-client-provisioner
namespace: default
roleRef:
kind: ClusterRole
name: nfs-client-provisioner-clusterrole
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kubectl apply -f nfs-client-rbac.yaml

4、部署 NFS Provisioner
NFS Provisione(即 nfs-client),有两个功能:一个是在 NFS 共享目录下创建挂载点(volume),另一个则是将 PV 与 NFS 的挂载点建立关联。
#由于 1.20 版本启用了 selfLink,所以 k8s 1.20+ 版本通过 nfs provisioner 动态生成pv会报错,解决方法如下:
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:
containers:
- command:
- kube-apiserver
- --feature-gates=RemoveSelfLink=false #添加这一行
- --advertise-address=192.168.10.19
......
kubectl apply -f /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
kubectl delete pods kube-apiserver -n kube-system
kubectl get pods -n kube-system | grep apiserver
创建 NFS Provisioner
vim nfs-client-provisioner.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nfs-client-provisioner
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nfs-client-provisioner
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: nfs-client-provisioner
spec:
serviceAccountName: nfs-client-provisioner # 指定Service Account账户
containers:
- name: nfs-client-provisioner
image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
volumeMounts:
- name: nfs-client-root
mountPath: /persistentvolumes
env:
- name: PROVISIONER_NAME
value: nfs-storage # 配置provisioner的Name,确保该名称与StorageClass资源中的provisioner名称保持一致
- name: NFS_SERVER
value: stor01 # 配置绑定的nfs服务器
- name: NFS_PATH
value: /opt/k8s # 配置绑定的nfs服务器目录
volumes: # 申明nfs数据卷
- name: nfs-client-root
nfs:
server: stor01
path: /opt/k8s

5、创建 StorageClass
创建 StorageClass,负责建立 PVC 并调用 NFS provisioner 进行预定的工作,并让 PV 与 PVC 建立关联
vim nfs-client-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: nfs-client-storageclass
provisioner: nfs-storage # 这里的名称要和provisioner配置文件中的环境变量PROVISIONER_NAME保持一致
parameters:
archiveOnDelete: "false" # false表示在删除PVC时不会对数据进行存档,即直接删除NFS上对应的目录和数据
kubectl apply -f nfs-client-storageclass.yaml

6、测试 PVC + Pod
vim test-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: test-nfs-pvc
spec:
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs-client-storageclass # 关联StorageClass对象(修正了原拼写错误)
resources:
requests:
storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test-storageclass-pod
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command:
- "/bin/sh"
- "-c"
args:
- "sleep 3600"
volumeMounts:
- name: nfs-pvc
mountPath: /mnt
restartPolicy: Never
volumes:
- name: nfs-pvc
persistentVolumeClaim:
claimName: test-nfs-pvc # 与PVC名称保持一致
pod/test-storageclass-pod created
7、验证结果
● PVC 自动创建并绑定 PV;
● NFS 服务端自动生成对应目录;
● 在 Pod 中写入文件,NFS 端可见文件内容
- PVC 通过 StorageClass 自动申请到空间

- 查看 NFS 服务器上是否生成对应的目录,自动创建的 PV 会以
n a m e s p a c e − {namespace}- namespace−{pvcName}-${pvName} 的目录格式放到 NFS 服务器上
- 进入 Pod 在挂载目录 /mnt 下写一个文件,然后查看 NFS 服务器上是否存在该文件
kubectl exec -it test-storageclass-pod sh
cd /mnt/
echo 'this is test file' > test.txt
4)发现 NFS 服务器上存在,说明验证成功
cat /opt/k8s/test.txt

总结
本文覆盖容器持久化全流程实操,从基础卷到 PV/PVC 及动态存储,按需选型即可兼顾数据稳定与运维效率,适配不同业务场景。