k8s存储入门

目录

一、 Volume 的概念

二、 Volume 的类型

三、 通过 emptyDir 共享数据

1. EmptyDir 特性

2. EmptyDir 共享数据

四：使用 HostPath 挂载宿主机文件

1.  HostPath 特性

2. 挂载宿主机时区文件

五、 挂载 NFS 至容器

1. 前置准备（所有 K8s 节点 + NFS 服务器）

六、PersistentVolume（PV，持久卷）

1. 引入背景

2. 核心特性

3. 回收策略

4. 访问策略

5. 静态配置实践

七、PersistentVolumeClaim（PVC，持久卷声明）

1.  核心作用

2. PVC 配置与绑定

3. PVC 挂载到 Pod

一、 Volume 的概念

对于大多数项目而言，数据文件存储是常见需求（如用户头像、文件、数据库数据）。在 Kubernetes 中，应用部署的高扩展性和编排性，决定了容器内存储数据不可取（无法保障安全）。

应将有状态应用剥离为无状态：数据从应用中分离，存储到云端（如分布式存储、公有云 NAS 服务）。常见方案：

  • NFS（生产不建议，单点故障）；
  • Ceph、GlusterFS、Minio 等分布式存储。

传统架构中，存储需提前在宿主机挂载，新增节点易忘挂载引发问题。Kubernetes 抽象出 Volume 概念，解决数据存储难题。

二、 Volume 的类型

Kubernetes 支持多种 Volume 类型：

  • 通用类型：RBD、HostPath 等；
  • 独有类型：
    • ConfigMap：存储配置文件；
    • Secret：存储敏感数据；
    • EmptyDir：同 Pod 内多容器共享数据；
    • PersistentVolumeClaim：申请 PersistentVolume。

三、 通过 emptyDir 共享数据

1. EmptyDir 特性

  • 特殊 Volume：Pod 删除时，EmptyDir 数据也删除；
  • 场景：同 Pod 内容器共享数据（如 Filebeat 收集容器日志）。

2. EmptyDir 共享数据

（1） 编写 Deployment 文件

[root@k8s-master ~]# cat <<EOF>nginx-empty.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: nginxname: nginxnamespace: default
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- image: nginx:1.7.9imagePullPolicy: IfNotPresentname: nginx01volumeMounts:  # 容器1挂载：/opt → share-volume- mountPath: /optname: share-volume- image: nginx:1.7.9imagePullPolicy: IfNotPresentname: nginx02command: ["sh", "-c", "sleep 3600"]  # 保持容器运行volumeMounts:  # 容器2挂载：/mnt → share-volume- mountPath: /mntname: share-volumevolumes:  # 定义共享卷：share-volume 类型为 emptyDir- name: share-volumeemptyDir: {}  # 可添加 medium: Memory 使用 tmpfs（内存存储，节点重启数据清除）
EOF

（2） 部署与验证

  • 部署：kubectl create -f nginx-empty.yaml
  • 查看 Pod：kubectl get pod（示例：nginx-6fffbd7c7b-jrw7f 2/2 Running）

容器 1 写入数据：

kubectl exec -ti <pod-name> -c nginx01 -- sh  
# 在 /opt 创建文件（如 touch /opt/test.txt）

容器 2 验证共享：

kubectl exec -ti <pod-name> -c nginx02 -- sh  
# 查看 /mnt 下是否有 test.txt
  • 删除 Pod：kubectl delete -f nginx-empty.yaml

四：使用 HostPath 挂载宿主机文件

1.  HostPath 特性

将宿主机文件 / 目录挂载到 Pod，实现 Pod 与宿主机数据共享（如挂载时区文件解决容器时间偏差）。

2. 挂载宿主机时区文件

（1） 编写 Deployment 文件

[root@k8s-master ~]# cat <<EOF>nginx-hostPath.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: nginxname: nginxnamespace: default
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- image: nginx:1.7.9imagePullPolicy: IfNotPresentname: nginxvolumeMounts:  # 容器内挂载：/etc/localtime → timezone-time- mountPath: /etc/localtimename: timezone-timevolumes:  # 定义 HostPath 卷：挂载宿主机 /etc/localtime- name: timezone-timehostPath:path: /etc/localtime  # 宿主机路径type: file  # 类型：文件必须存在
EOF

（2） 部署与验证

  • 部署：kubectl create -f nginx-hostPath.yaml

验证时间：

kubectl exec -ti <pod-name> -c nginx -- sh  
date  # 检查时区是否为 Asia/Shanghai

HostPath 类型说明：

类型说明
DirectoryOrCreate路径不存在则创建空目录（权限 0755）
Directory路径必须是已存在的目录
FileOrCreate路径不存在则创建空文件（权限 0644）
File路径必须是已存在的文件
Socket/CharDevice/BlockDevice对应类型的设备必须存在

五、 挂载 NFS 至容器

1. 前置准备（所有 K8s 节点 + NFS 服务器）

  • 安装 NFS 工具：yum -y install nfs-utils（所有节点）；

NFS 服务器配置：

# 创建共享目录
mkdir /opt/wwwroot && echo "NFS Test" > /opt/wwwroot/index.html  
# 配置共享规则（/etc/exports）
echo "/opt/wwwroot 192.168.10.0/24(rw,sync,no_root_squash)" >> /etc/exports  
# 启动服务
systemctl start nfs && systemctl start rpcbind

2.  编写 Deployment 文件（挂载 NFS）

[root@k8s-master ~]# cat <<EOF>nginx-nfsVolume.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: nginxname: nginxnamespace: default
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- image: nginx:1.7.9imagePullPolicy: IfNotPresentname: nginxvolumeMounts:  # 容器内挂载：/usr/share/nginx/html → nfs-volume- mountPath: /usr/share/nginx/htmlname: nfs-volumevolumes:  # 定义 NFS 卷- name: nfs-volumenfs:server: 192.168.10.101  # NFS 服务器IPpath: /opt/wwwroot      # NFS 共享目录
EOF

3. 部署与验证

  • 部署：kubectl create -f nginx-nfsVolume.yaml
  • 查看 Pod：kubectl get pod（示例：nginx-fbd476c4c-zscq9 1/1 Running）

验证挂载：

kubectl exec -ti <pod-name> -c nginx -- bash  
cat /usr/share/nginx/html/index.html  # 应输出 "NFS Test"

六、PersistentVolume（PV，持久卷）

1. 引入背景

  • Volume 无法解决 数据回收、访问模式、单 Pod 挂载 等复杂需求，且非 K8s 管理员难以配置。
  • 引入 PV（管理员预配存储） 和 PVC（用户申请 PV），解耦存储管理与使用。

2. 核心特性

  • 生命周期独立：不受 Pod 影响，管理员可单独操作。
  • 支持存储：NFS、Ceph 等，可配置 访问模式、容量、回收策略。
  • 提供方式：静态（预创建）、动态（依赖 StorageClass 自动创建）。

3. 回收策略

策略行为支持存储
Retain删除 PVC 后，PV 及数据保留，需手动回收。全类型
Recycle删除 PVC 后，执行 rm -rf 清理数据（已废弃，仅 NFS/HostPath 支持）。NFS、HostPath
Delete删除 PVC 时，自动删除 PV 及数据（动态 PV 默认策略）。云存储（如 AWS EBS）

4. 访问策略

策略说明存储限制
ReadWriteOnce（RWO）单节点读写通用
ReadOnlyMany（ROX）多节点只读通用
ReadWriteMany（RWX）多节点读写（块存储多不支持，如 Ceph 块）NFS、GlusterFS 等
ReadWriteOncePod（RWOP）单 Pod 读写（K8s 1.22+）-

5. 静态配置实践

（1） HostPath 类型 PV

所有 Node 创建目录：mkdir /mnt/data

编写 hostpath-pv.yaml：

kind: PersistentVolume
apiVersion: v1
metadata:name: mypv-hostpath
spec:storageClassName: pv-hostpathcapacity: { storage: 10Gi }accessModes: [ReadWriteOnce]hostPath: { path: "/mnt/data" }

（2） NFS 类型 PV（依赖 NFS 服务）

编写 nfs-pv.yaml：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata: { name: mypv-nfs }
spec:storageClassName: pv-nfscapacity: { storage: 5Gi }accessModes: [ReadWriteOnce]persistentVolumeReclaimPolicy: Recyclenfs:path: /opt/wwwrootserver: 192.168.10.101  # NFS 服务器 IP

创建 & 查看：kubectl create -f nfs-pv.yaml && kubectl get pv

七、PersistentVolumeClaim（PVC，持久卷声明）

1.  核心作用

  • 用户通过 PVC 声明 容量、访问模式、StorageClass，自动绑定匹配的 PV，无需关心存储细节。

2. PVC 配置与绑定

（1） HostPath PV 的 PVC

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata: { name: mypvc-hostpath }
spec:storageClassName: pv-hostpath  # 与 PV 一致accessModes: [ReadWriteOnce]resources: { requests: { storage: 10Gi } }

创建 & 查看：kubectl create -f pvc-hostpath.yaml && kubectl get pvc（状态为 Bound）

（2） NFS PV 的 PVC

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata: { name: mypvc-nfs }
spec:storageClassName: pv-nfs  # 与 PV 一致accessModes: [ReadWriteOnce]resources: { requests: { storage: 3Gi } }  # ≤ PV 容量（5Gi）

创建 & 查看：kubectl create -f pvc-nfs.yaml && kubectl get pvc（状态为 Bound）

3. PVC 挂载到 Pod

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata: { name: hostpath-pv-pod }
spec:volumes:- name: pv-volumepersistentVolumeClaim: { claimName: mypvc-hostpath }  # 绑定 PVCcontainers:- name: test-containerimage: nginx:1.7.9volumeMounts:- mountPath: "/data"name: pv-volume

验证：kubectl exec -ti hostpath-pv-pod -- ls /data

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