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K8s PV和PVC持久化存儲詳解

 更新時間：2025年08月14日 16:59:27   作者：大新屋  
Kubernetes PV由管理員創(chuàng)建,支持多種存儲類型,提供生命周期管理,PVC請求PV資源,需匹配大小、存儲類和訪問模式,并在同一命名空間,回收策略包括Retain、Delete和Recycle,生產(chǎn)環(huán)境建議使用NAS而非NFS

提示: Kubernetes 官網(wǎng)PV文檔說明：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes

提示: PV正常情況是由K8s管理員創(chuàng)建,PV是沒有namespace命名空間限制

  • PersistentVolume 簡稱PV，是由Kubernetes管理員設(shè)置的存儲，可以配置Ceph、NFS、GlusterFs等常用存儲配置，相對于Volume配置，提供了更多的功能，比如生命周期的管理、大小的限制。PV分為靜態(tài)和動態(tài)。
  • PersistentVolumeClaim 簡稱PVC，是對存儲PV的請求（調(diào)用）。

PVC調(diào)用PV流程圖

一、PV策略

1、PV回收策略

persistentVolumeReclaimPolicy參數(shù)配置pv回收策略有以下幾種方法：

  • Retain 保留數(shù)據(jù),需要管理員手動回收資源,當(dāng)刪除PVC時,PV仍然存在,PV被視為已釋放,管理員可以手動回收卷。手動創(chuàng)建的PV默認(rèn)值為Retain。
  • Delete 刪除數(shù)據(jù),如果Volume插件支持,刪除PVC時會同時刪除PV,目前支持Detele的存儲后端包括AWS EBS, GCE PD,Azure Disk, OpenStack Cinder等。動態(tài)創(chuàng)建的PV默認(rèn)值為Delete。
  • Recycle（已過時） 回收數(shù)據(jù),如果Volume插件支持,當(dāng)刪除PV時，該策略會對卷執(zhí)行rm -rf清理該P(yáng)V,并使其可用于下一個新PVC,目前只有NFS和HostPath支持該策略，該策略不推薦使用。

2、PV訪問策略

  • ReadWriteOnce（RWO） 可以被單節(jié)點以讀寫模式掛載,命令行中可以被縮寫為 RWO
  • ReadOnlyMany（ROX） 可以被多個節(jié)點以只讀模式掛載,命令行中可以被縮寫為 ROX
  • ReadWriteMany（RWX） 可以被多個節(jié)點以讀寫模式掛載,命令行中可以被縮寫為RWX
  • ReadWriteOncePod（RWOP） 可以被單個Pod以讀寫模式掛載,命令行中可以被縮寫為RWXP（只支持 CSI 卷以及需要 Kubernetes 1.22 以上版本）

3、PV訪問策略支持的存儲類型

提示：Kubenetes官方文檔說明 https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/persistent-volumes

4、存儲的分類

  • 文件存儲 一些數(shù)據(jù)可能需要被多個節(jié)點使用，比如用戶的頭像、用戶上傳的文件等，實現(xiàn)方式:NFS、NAS、FTP、CephFS等。(NFS\FTP生產(chǎn)系統(tǒng)不推薦使用)
  • 塊存儲 一些數(shù)據(jù)只能被一個節(jié)點使用，或者是需要將一塊裸盤整個掛載使用，比如MySQL數(shù)據(jù)庫、Redis等，實現(xiàn)方式:Ceph、GlusterFs、公有云
  • 對象存儲 由程序代碼直接實現(xiàn)的一種存儲方式，云原生應(yīng)用無狀態(tài)化常用的實現(xiàn)方式，實現(xiàn)方式:一般是符合S3協(xié)議的云存儲，比如AWS的S3存儲、Minio等

5、PV參數(shù)說明

apiVersion: v1                           # 填寫API資源版本號，通過kubectl api-resources | grep PersistentVolume命令查詢API資源版本號
kind: PersistentVolume                   # 指定資源類型，PersistentVolume資源類型是PersistentVolume
metadata:                                # 包含PersistentVolume元數(shù)據(jù)
  name: nfs-pv                           # 自定義PersistentVolume名稱
  labels:                                # 設(shè)置PersistentVolume標(biāo)簽
    type: nfs-pv                         # 自定義PersistentVolume標(biāo)簽名稱
  namespace: default                     # 指定PersistentVolume的命名空間，默認(rèn)default
spec:                                    # 定義PersistentVolume規(guī)格
  capacity:                              # 限制存儲容量大小，NFS不支持該參數(shù)，默認(rèn)不限制
    storage: 5Gi                         # 限制存儲容量為5GB
  volumeMode: Filesystem                 # 定義PV的卷模式(存儲類型)，支持Filesystem（文件系統(tǒng)）或Block（塊設(shè)備）, 其中Block類型需要后端存儲支持，默認(rèn)值Filesystem（文件系統(tǒng)）
  accessModes:                           # 定義PV的卷訪問模式（PV訪問策略），支持ReadWriteOnce（RWO）、ReadOnlyMany（ROX） 、ReadWriteMany（RWX）、ReadWriteOncePod（RWOP）
    - ReadWriteOnce                      # 設(shè)置ReadWriteOnce，只允許單個節(jié)點以讀寫模式掛載
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 定義PV的卷回收策略，支持Retain、Recycle、Delete，手動創(chuàng)建PV默認(rèn)值Retain，動態(tài)創(chuàng)建PV默認(rèn)值Delete
  storageClassName: nfs-slow             # 定義PV存儲類名稱，方便PVC調(diào)用使用，與PVC的spec.storageClassName參數(shù)值匹配
  nfs:                                   # 定義PV類型，當(dāng)前設(shè)置為NFS類似
    server: 172.20.236.210               # 設(shè)置NFS服務(wù)器的IP地址
path: /nfs                               # 設(shè)置NFS服務(wù)器掛載目錄

6、PVC參數(shù)說明

apiVersion: v1                           # 填寫API資源版本號，通過kubectl api-resources | grep PersistentVolumeCliam命令查詢API資源版本號
kind: PersistentVolumeClaim              # 指定資源類型，PersistentVolumeCliam資源類型是PersistentVolumeCliam
metadata:                                # 包含PersistentVolumeCliam元數(shù)據(jù)
  name: nfs-pvc                          # 自定義PersistentVolumeCliam名稱
  labels:                                # 設(shè)置PersistentVolumeCliam標(biāo)簽
    type: nfs-pvc                        # 自定義PersistentVolumeCliam標(biāo)簽名稱
  namespace: default                     # 指定PersistentVolumeCliam的命名空間，默認(rèn)default
spec:                                    # 定義PersistentVolumeCliam規(guī)格
  storageClassName: nfs-slow             # 定義PVC調(diào)用的存儲類名稱，與PersistentVolume的spec.storageClassName參數(shù)值匹配
  accessModes:                           # 定義PVC的卷訪問模式（PV訪問策略），支持ReadWriteOnce（RWO）、ReadOnlyMany（ROX） 、ReadWriteMany（RWX）、ReadWriteOncePod（RWOP），此值要與請求的PV的spec.accessModes參數(shù)值匹配
    - ReadWriteOnce                      # 設(shè)置ReadWriteOnce，只允許單個節(jié)點以讀寫模式掛載，此值要與請求的PV的spec.accessModes參數(shù)值匹配
  resources:                             # 定義資源請求和限制
    requests:
      storage: 3Gi                       # 定義資源請求磁盤容量大小，當(dāng)前3GB

7、PV和PVC使用注意事項

（1）、PVC申請的空間大小不能大于PV的大小

（2）、PVC的spec.storageClassName參數(shù)值必須與PV的spec.storageClassName參數(shù)值一樣

（3）、PVC的spec.accessMode參數(shù)值必須與PV的spec.accessMode參數(shù)值一樣

（4）、一個PV只能被一個PVC請求調(diào)用使用，PVC和Pod必須在同一個Namespace命令空間下

二、創(chuàng)建PV（NFS）

提示: 生產(chǎn)系統(tǒng)不推薦使用NFS,推薦使用NAS,NFS是存在單點故障,NAS可配置高可用

1、創(chuàng)建PV（NFS）

### CentOS系統(tǒng)安裝NFS服務(wù)端（建議把NFS服務(wù)端安裝到K8s集群之外的服務(wù)器上，不要安裝到K8s集群任意的節(jié)點上）
mkdir -p /nfs
yum install -y nfs-utils rpcbind
cat > /etc/exports << 'EOF'
/nfs *(rw,sync,insecure,no_subtree_check,no_root_squash)
EOF
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
systemctl enable rpcbind
systemctl enable nfs
systemctl status rpcbind
systemctl status nfs
showmount -e localhost

### k8s集群選擇K8s-node01節(jié)點安裝NFS客戶端，測試掛載并卸載掛載
mkdir -p /nfs
apt install -y nfs-common
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl status rpcbind
showmount -e 172.20.236.210
mount 172.20.236.210:/nfs /nfs
df -h
umount /nfs

### 創(chuàng)建PV
mkdir -p /data/yaml/pv
cat > /data/yaml/pv/nfs-pv.yaml << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
  labels:
    type: nfs-pv
  namespace: default
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: nfs-slow
  nfs:
    server: 172.20.236.210
    path: /nfs
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/nfs-pv.yaml

### 查看PV
kubectl get pv -n default -owide
kubectl get pv -n default -oyaml
# 查看PV的STATUS狀態(tài)說明
Available    # 可用，沒有被PVC綁定的空閑資源
Bound        # 已綁定，已經(jīng)被PVC綁定
Released     # 已釋放，PV被刪除，但是資源還未被重新使用
Failed       # 失敗，自動回收失敗

2、創(chuàng)建PVC并調(diào)用PV

### 創(chuàng)建PVC調(diào)用PV
cat > /data/yaml/pv/nfs-pvc.yaml << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
  labels:
    type: nfs-pvc
  namespace: default
spec:
  storageClassName: nfs-slow
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/nfs-pvc.yaml

### 查看PVC狀態(tài)
kubectl get pvc -n default
kubectl get pvc -n default -owide
kubectl get pvc -n default -oyaml

### 此時查看PV狀態(tài)STATUS顯示綁定
kubectl get pv -n default –owide

3、創(chuàng)建Deployment調(diào)用PVC

### K8s集群k8s-node01節(jié)點打標(biāo)簽并查看
kubectl label node k8s-node01 run=nfs
get node --show-labels -l run=nfs -owide

### 創(chuàng)建Deployment調(diào)用PVC（Pod必須指定運(yùn)行k8s-node01節(jié)點上，否則運(yùn)行在其它K8s節(jié)點都會失?。?
cat > /data/yaml/pv/nginx-deploy-pvc.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx-deploy-pvc
  name: nginx-deploy-pvc
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      nodeSelector:
        run: nfs
      containers:
      - image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: pv-nfs-storage
      volumes:
      - name: pv-nfs-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: nfs-pvc
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/nginx-deploy-pvc.yaml
kubectl get deploy -n default
kubectl get pods -n default -owide

### 登錄NFS服務(wù)器在NFS掛載的共享目錄創(chuàng)建一個文件
echo "Welcome to Nginx World" > /nfs/index.html
ls -l /nfs/index.html
cat /nfs/index.html

### 登錄兩個Pod資源的nginx容器測試
kubectl get pods -n default -owide
kubectl exec -n default nginx-deploy-pvc-659d6c64b9-b5d4b -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
kubectl exec -n default nginx-deploy-pvc-659d6c64b9-bj446 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
curl 172.30.85.201
curl 172.30.85.202

### PVC刪除操作：先刪除Deployment，再刪除PVC，最后刪除PV
kubectl delete -f /data/yaml/pv/nginx-deploy-nfs.yaml
kubectl delete -f /data/yaml/pv/nfs-pvc.yaml
kubectl delete -f /data/yaml/pv/nfs-pv.yaml

三、創(chuàng)建PV（hostPath）

提示: 在使用PV（hostPath）掛載到任意一個K8s集群節(jié)點，推薦給選定的K8s集群節(jié)點打上標(biāo)簽，把PV（hostPath）掛載到選定的K8s集群節(jié)點

1、創(chuàng)建PV（hostPath）

### 創(chuàng)建PV
### spec.hostPath.type參數(shù)值為DirectoryOrCreate表示如果宿主機(jī)給定/mnt/data 路徑不存在，那么將自動創(chuàng)建一個權(quán)限為0755 的空目錄，和Kubelet 具有相同的組和權(quán)限
mkdir -p /data/yaml/pv
cat > /data/yaml/pv/pv-hostpath.yaml << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-hostpath
  namespace: default
  labels:
    type: pv-local
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: hostpath-ide
  hostPath:
    path: "/mnt/data"
    type: DirectoryOrCreate
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/pv-hostpath.yaml
kubectl get pv -n default
kubectl get pv -n default -owide
kubectl get pv -n default -oyaml

2、創(chuàng)建PVC調(diào)用PV

### 創(chuàng)建PVC調(diào)用PV
cat  > /data/yaml/pv/pvc-hostpath.yaml << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-hostpath
  namespace: default
spec:
  storageClassName: hostpath-ide
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/pvc-hostpath.yaml
kubectl get pvc -n default
kubectl get pvc -n default -owide
kubectl get pvc -n default -oyaml
kubectl get pv -n default

3、創(chuàng)建Deployment調(diào)用PVC

### 創(chuàng)建Deployment調(diào)用PVC 
cat > /data/yaml/pv/nginx-deploy-hostpath.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx-deploy-hostpath
  name: nginx-deploy-hostpath
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: pv-hostpath-storage
      volumes:
      - name: pv-hostpath-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: pvc-hostpath
EOF

kubectl create -f /data/yaml/pv/nginx-deploy-hostpath.yaml
kubectl get deploy -n default
kubectl get pods -n default -owide

### 查看每個Pods資源中nginx容器分配置到的K8s集群節(jié)點宿主機(jī)是否自動創(chuàng)建了/mnt/data目錄
kubectl get pods -owide

### 登錄K8s集群nginx容器運(yùn)行的K8s節(jié)點創(chuàng)建測試文件
echo "Welcome to Nginx World" > /mnt/data/index.html    
cat /mnt/data/index.html

### 登錄兩個Pod資源的nginx容器測試
kubectl get pods -n default -owide
kubectl exec -n default nginx-deploy-hostpath-bb7ddf9d6-87gn6 -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
kubectl exec -n default nginx-deploy-hostpath-bb7ddf9d6-r57tl -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
curl 172.30.135.137
curl 172.30.122.180

### PVC刪除操作：先刪除Deployment，再刪除PVC，最后刪除PV
kubectl delete -f /data/yaml/pv/nginx-deploy-hostpath.yaml
kubectl delete -f /data/yaml/pv/pvc-hostpath.yaml
kubectl delete -f /data/yaml/pv/pvc-hostpath.yaml

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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