6. k8s 之存储配置
1. 什么是 PV（PersistentVolume）？PV（PersistentVolume） 是 Kubernetes 中表现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、当地磁盘等），答应用户通过声明式配置（YAML）利用存储资源，而无需关心存储的详细实现。
焦点特点
• 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：支持多种存储范例（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 界说。以下是常见的几种 PV 范例及其配置方法：
场景 1：利用 hostPath（节点当地目录）
实用场景
• 开发测试环境。
• 单节点集群（如 Minikube）。
步骤
[*] 在 Linux 节点上创建目录：
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo chmod 777 /mnt/data# 确保容器有写入权限
[*] 界说 PV YAML 文件：
# 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：
kubectl apply -f hostpath-pv.yaml
[*] 验证：
kubectl get pv
# 输出示例：
# NAME CAPACITYACCESS MODESRECLAIM POLICYSTATUS CLAIM
# pv-hostpath 10Gi RWO Retain Available
场景 2：利用 NFS（网络共享存储）
实用场景
• 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：
# 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
[*] 界说 PV YAML 文件：
# 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：
kubectl apply -f nfs-pv.yaml
场景 3：利用当地卷（Local Volume）
实用场景
• 需要高性能当地存储（如数据库）。
• 利用当地磁盘或 SSD。
步骤
[*] 在节点上预备磁盘或目录：
sudo mkdir -p /mnt/local-ssd
sudo chmod 777 /mnt/local-ssd
[*] 界说 PV YAML 文件：
# 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：
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) 接纳策略（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：
# 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：
kubectl apply -f pvc.yaml
kubectl get pv,pvc
# 输出示例：
# NAME STATUSCLAIM CAPACITY
# pv-hostpath Bound default/my-pvc10Gi
5. 常见问题
(1) PV 无法绑定到 PVC
• 原因：PVC 的 accessModes、storage 或 storageClassName 不匹配。
• 办理：查抄 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。
• 办理：
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 范例：hostPath（当地目录）、nfs（网络存储）、local（高性能当地盘）。
• 关键配置：访问模式、容量、接纳策略和节点亲和性（Local PV）。
• 操作流程：界说 PV → 创建 PVC → 挂载到 Pod。
在 Kubernetes 中配置存储的焦点是通过 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. 焦点概念
概念作用PersistentVolume (PV)集群级别的存储资源（如云存储、NFS、当地磁盘），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、当地磁盘），需手动绑定。
步骤：
[*] 创建 PV（以 NFS 为例）：
# 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
kubectl apply -f nfs-pv.yaml
[*] 创建 PVC（匹配 PV）：
# 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
kubectl apply -f pvc.yaml
[*] 挂载到 Pod：
# 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：利用云存储（如 AWS EBS、GCP PD），按需自动生成 PV。
步骤：
[*] 创建 StorageClass：
# 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
kubectl apply -f storageclass-aws.yaml
[*] 创建 PVC（触发动态供给）：
# pvc-dynamic.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: pvc-dynamic
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 50Gi
storageClassName: aws-gp3# 引用 StorageClass
kubectl apply -f pvc-dynamic.yaml
[*] 挂载到 Deployment：
# 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. 存储范例与实用场景
存储范例配置方式实用场景示例临时存储emptyDir容器间共享临时数据（如缓存）日记处理中心效果当地存储hostPath 或 local开发测试、单节点高性能存储当地数据库、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毗连字符串、TLS 证书 4. 高级配置本领
(1) 子路径隔离
同一 PVC 挂载到多个 Pod 时，利用 subPath 隔离目录：
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：
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）：
kubectl edit pvc pvc-dynamic# 修改 spec.resources.requests.storage
(4) 多 Pod 共享存储
利用 ReadWriteMany 访问模式的存储（如 NFS）：
# 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。
• 办理：
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。
• 办理：
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 无法接纳
• 原因：接纳策略为 Retain，需手动删除 PV 和底层数据。
• 办理：
kubectl delete pv <pv-name># 手动清理
6. 最佳实践
[*]生产环境优先利用动态供给：避免手动管理 PV，进步资源利用率。
[*]公道选择访问模式：
• 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：纵然利用持久化存储，也需通过工具（如 Velero）备份。
[*]监控存储利用情况：集成 Prometheus 监控 PVC 利用率，预防存储不足。
总结
通过 PV/PVC 和 StorageClass，Kubernetes 提供了机动且强大的存储管理本领。无论是当地开发照旧云上生产环境，公道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范例，并团结动态供给、权限控制等高级特性，能够显著提拔运维服从。
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