K8s知识（5) Kubernetes 存储 PV

PV 与 PVC

1. 核心概念

PV (PersistentVolume)：集群中的一块存储资源（由管理员提供或由存储类动态提供），它是集群级别的资源，独立于 Pod 生命周期。
PVC (PersistentVolumeClaim)：是用户对存储的请求。类似于 Pod 消费 Node 资源一样，PVC 消费 PV 资源。

2. PV 与 PVC 生命周期

Provisioning（配置）：创建 PV（静态）或通过 StorageClass 动态创建。
Binding（绑定）：用户创建 PVC，Kubernetes 寻找匹配的 PV 并绑定。
Using（使用）：Pod 通过 PVC 使用该存储。
Releasing（释放）：PVC 被删除，PV 状态变为 Released。
Reclaiming（回收）：根据策略（Retain/Delete/Recycle）处理旧数据。

3. PV 的 4 种状态

Available：可用，未被任何 PVC 绑定。
Bound：已绑定到一个 PVC。
Released：关联的 PVC 已被删除，但资源尚未回收。
Failed：自动回收失败。

4. PV 的创建方式

静态创建：管理员手动创建 PV 对象。
动态创建：通过 StorageClass 自动创建（基于 PVC 请求）。

5. 关键配置字段

PV 配置 (spec字段):

capacity: 存储容量 (e.g., 10Gi)
accessModes: 访问模式 (ReadWriteOnce, ReadOnlyMany, ReadWriteMany)
persistentVolumeReclaimPolicy: 回收策略 (Retain, Delete, Recycle)
storageClassName: 关联的存储类名称
nfs, awsElasticBlockStore, hostPath等：具体的存储后端配置

PVC 配置 (spec字段):

accessModes: 需要的访问模式
resources: 资源请求 (requests: { storage: 5Gi })
storageClassName: 需要的存储类
selector: 标签选择器，用于匹配特定 PV

六、实例：用 NFS 作为存储后端的静态 PV

在实际生产环境中，NFS 是一种非常常见的共享存储方案。下面演示如何将一个现有的 NFS 服务器共享目录封装成 Kubernetes 的 PV（持久卷），供 Pod 挂载使用。

1. 准备环境

假设我们有一台 NFS 服务器，IP 为 192.168.1.100，共享目录为 /data/nfs_share。

确保 Kubernetes 集群的所有节点都已经安装了 NFS 客户端工具（nfs-utils），并且能够挂载该共享目录。

2. 创建静态 PV (PersistentVolume)

创建一个 YAML 文件，定义一个指向 NFS 的 PV。

yaml

nfs-pv.yaml

apiVersion: v1

kind: PersistentVolume

metadata:

labels:

type: nfs

spec:

capacity:

storage: 10Gi # 容量大小

volumeMode: Filesystem

accessModes:

ReadWriteMany # NFS 支持多节点读写

persistentVolumeReclaimPolicy: Retain # 回收策略：保留数据

nfs:

path: /data/nfs_share # NFS 服务器上的共享路径

server: 192.168.1.100 # NFS 服务器地址

字段解释：

accessModes: ReadWriteMany表示该存储卷可以被多个节点同时读写，这是 NFS 的典型特征。
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain表示当 PVC 被删除后，PV 不会被自动删除，数据会被保留，需要管理员手动清理。

创建命令：

bash

kubectl apply -f nfs-pv.yaml

kubectl get pv nfs-pv-demo

3. 创建 PVC (PersistentVolumeClaim)

创建一个 PVC 来申请上述 PV 的资源。

yaml

nfs-pvc.yaml

apiVersion: v1

kind: PersistentVolumeClaim

metadata:

spec:

accessModes:

ReadWriteMany

resources:

requests:

storage: 5Gi # 请求 5Gi 空间

storageClassName: "" # 如果有默认的 StorageClass，这里可以留空或指定

selector:

matchLabels:

type: nfs # 匹配 PV 的 label

创建命令：

bash

kubectl apply -f nfs-pvc.yaml

kubectl get pvc nfs-pvc-demo

kubectl get pv nfs-pv-demo # 观察状态是否变为 Bound

4. 创建 Pod 使用 PVC

创建一个 Pod，将 PVC 挂载到容器内部。

yaml

nfs-pod.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

spec:

containers:

name: nginx

image: nginx

volumeMounts:
- name: nfs-storage
  
  mountPath: /usr/share/nginx/html # 容器内挂载路径
  
  volumes:
name: nfs-storage

persistentVolumeClaim:

claimName: nfs-pvc-demo # 引用上面创建的 PVC

创建命令：

bash

kubectl apply -f nfs-pod.yaml

验证命令：

bash

进入 Pod 查看是否能看到 NFS 共享目录的内容

kubectl exec nfs-pod-demo -it -- ls /usr/share/nginx/html

在 NFS 服务器上创建一个测试文件

echo "Hello from NFS" > /data/nfs_share/index.html

然后在 Pod 内查看是否能读取到

kubectl exec nfs-pod-demo -it -- cat /usr/share/nginx/html/index.html

七、存储卷类型对比

类型	生命周期	持久性	跨节点	适用场景
emptyDir	与 Pod 一致	❌	❌	临时缓存、容器间通信
hostPath	与节点一致	✅（节点级）	❌	日志采集、系统配置
NFS	独立于 Pod	✅	✅	多 Pod 共享存储
PV / PVC	独立于 Pod	✅	视后端而定	通用持久化存储

八、静态创建 PV 与动态创建 PV 对比

维度	静态创建 PV	动态创建 PV
创建者	管理员手动创建	Kubernetes 根据 PVC 自动创建
灵活性	低，需预先规划	高，按需分配
适用场景	固定存储资源、已有存储设备	云环境、弹性存储需求
依赖	需要预先存在存储资源	需要配置 StorageClass
复杂度	高（需管理 PV 和 PVC 匹配）	低（只需管理 PVC）

九、总结

Volume 是 Kubernetes 中解决容器数据持久化的核心机制。
PV/PVC 解耦了存储资源和 Pod，使存储管理更加灵活。
NFS 是一种常用的共享存储后端，适合多 Pod 共享数据。
静态 PV 适合已有存储资源的场景，动态 PV 适合云原生弹性存储场景。

📌 最佳实践 ：生产环境中推荐使用 动态 PV + StorageClass，减少人工干预，提高资源利用率。