存储管理 - Kubernetes

01. 存储的基本概念——PV、PVC、StorageClass

K8s 的存储体系有三层抽象： PV（PersistentVolume）——一块实际的存储资源。就像一块硬盘，管理员预先创建好，等着 Pod 来用。 PVC（PersistentVolumeClaim）——Pod 的存储请求。就像 Pod 说「我要 10GB 的存储空间」，K8s 找一个合适的 PV 给它绑定。 StorageClass——存储的模板。管理员定义了不同级别的存储（SSD 快盘、HDD 慢盘、云盘），用户创建 PVC 时指定用哪个 StorageClass，K8s 自动创建 PV。这个三层设计的本质是职责分离：管理员管存储资源（PV/StorageClass），用户只要声明需求（PVC），不用关心后端存储是什么。

yaml

# PV 示例（管理员创建或 StorageClass 自动创建）
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /data/my-pv

# PVC 示例（用户创建）
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

02. AccessMode——读写模式

PV 和 PVC 有三种访问模式： ReadWriteOnce (RWO)——读写，但只能被单个 Node 上的 Pod 挂载。最常见的模式，适合数据库单实例。 ReadOnlyMany (ROX)——只读，可以被多个 Node 上的 Pod 挂载。适合共享配置文件、静态资源。 ReadWriteMany (RWX)——读写，可以被多个 Node 上的 Pod 挂载。NFS、CephFS、GlusterFS 这类共享文件系统支持。不是所有存储后端都支持所有模式。云厂商的块存储（AWS EBS、GCE PD）只支持 RWO，文件存储（EFS、NFS）才支持 RWX。选择 AccessMode 取决于你的应用的架构——单副本用 RWO 够了；多副本需要共享存储用 RWX。

yaml

# Pod 使用 PVC
spec:
  containers:
  - name: db
    image: mysql:8
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql
  volumes:
  - name: mysql-data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

PVC 可以动态创建 PV（通过 StorageClass）也可以绑定管理员预先创建的 PV。生产环境一般用 StorageClass 动态创建。

03. StorageClass——动态创建 PV

没有 StorageClass 时，管理员要手动创建 PV，用户创建 PVC 绑定手动 PV。PV 不够了管理员又得手动加。有了 StorageClass，用户创建 PVC 时 K8s 自动根据 StorageClass 的定义创建 PV。 StorageClass 通过 provisioner（供应器）跟后端存储交互。云厂商的 K8s 服务自带 provisioner（直接创建云盘），自建集群可以用 NFS provisioner 或 Ceph provisioner。关键参数：provisioner（供应器名称）、parameters（传给供应器的参数，如磁盘类型 SSD）、reclaimPolicy（PVC 删除后 PV 怎么处理——Delete 删数据、Retain 保留数据）。可以在 StorageClass 里设置 allowVolumeExpansion: true，允许 PVC 扩容。在有状态应用（数据库）里这个功能很重要。

yaml

# StorageClass 示例
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp3
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true

# PVC 引用 StorageClass
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: db-data
spec:
  storageClassName: fast-ssd
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi

allowVolumeExpansion 需要在 StorageClass 里显式开启。然后直接改 PVC 的 storage 大小就能自动扩容。

04. StatefulSet——有状态应用的 Pod 管理器

Deployment 适合无状态应用（Web 服务器、API），StatefulSet 适合有状态应用（数据库、消息队列、分布式存储）。StatefulSet 的每个 Pod 有固定的身份标识和存储。 StatefulSet 跟 Deployment 的关键区别： 1. Pod 名字固定——不是随机后缀，而是 myapp-0、myapp-1、myapp-2。Pod 重启后名字不变。 2. 有序启停——启动时按 0→1→2 顺序，停止时按 2→1→0 逆序。升级也按序。 3. 独立存储——每个 Pod 有自己独立的 PVC，Pod 重建后绑定回同一个 PVC，数据不丢。 4. 稳定的网络标识——每个 Pod 有固定的 DNS 名（myapp-0.myapp-svc），适合发现集群里的各个成员。典型场景：MySQL 主从、Redis 集群、Elasticsearch、Kafka——这些需要持久化存储和固定网络标识的服务。

yaml

# StatefulSet 示例
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-svc
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      storageClassName: fast-ssd
      resources:
        requests:
          storage: 100Gi

volumeClaimTemplates 是 StatefulSet 的关键——它为每个 Pod 自动创建一个独立的 PVC。StatefulSet 删了 PVC 不会自动删。

05. PV 回收策略与数据保护

PV 的 reclaimPolicy 决定 PVC 删除后 PV 怎么处理： Delete——PV 和数据一起删掉。默认策略，适合自动创建的 PV。 Retain——PV 保留，数据还在。管理员需要手动清理（删除 PV 并清理存储后端的数据）。适合重要的数据。 Recycle——废弃了，别用，它会执行 rm -rf 清空 PV 再给别人用，不安全。数据保护的最佳实践： 1. 重要数据的 PVC 用 Retain 策略，不会被误删 2. 配合 VolumeSnapshot 做快照备份 3. 定期把数据备份到外部存储（S3、NAS） 4. PVC 的 finalizer 可以防止误删 PVC

yaml

# PV 设置 Retain 策略
spec:
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain

# VolumeSnapshot（需要先安装 snapshot controller）
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: my-snapshot
spec:
  volumeSnapshotClassName: csi-snapclass
  source:
    persistentVolumeClaimName: my-pvc

Delete 策略意味着删 PVC 就会删数据，没有确认对话框！重要数据务必用 Retain 或配合 VolumeSnapshot 做备份。

知识测验

第 1/5 题正确 0

PV 和 PVC 的关系是什么？

监控与日志