存储体系-PV-PVC-StorageClass

1. 概念

K8s 把存储抽象成三层：

层	角色
StorageClass	存储"类型"（SSD / HDD / 云盘）
PV (PersistentVolume)	一块具体的存储资源
PVC (PersistentVolumeClaim)	对存储的申请（Pod 用 PVC，不直接绑 PV）

Pod → PVC ←─bind─→ PV ←─provision─→ 物理存储
                     ↑
                   StorageClass

2. 静态供应 vs 动态供应

2.1 静态：管理员先建好 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-data-1
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi
  accessModes: [ReadWriteOnce]
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    server: 10.0.0.5
    path: /exports/data1

PVC 申请，K8s 找匹配的 PV 绑定。少用。

2.2 动态：StorageClass 按需创建 PV

# StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: alicloud-disk-ssd
provisioner: diskplugin.csi.alibabacloud.com
parameters:
  type: cloud_ssd
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

# PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: data
spec:
  accessModes: [ReadWriteOnce]
  storageClassName: alicloud-disk-ssd
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi

# Pod 使用
spec:
  volumes:
    - name: data
      persistentVolumeClaim:
        claimName: data
  containers:
    - name: app
      volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/data

3. 访问模式

模式	简写	含义
ReadWriteOnce	RWO	单节点读写（云盘最常见）
ReadOnlyMany	ROX	多节点只读
ReadWriteMany	RWX	多节点读写（NFS、CephFS）
ReadWriteOncePod	RWOP	单 Pod 读写（1.22+）

前端项目大多用 RWO。需要 RWX 时（多 Pod 共享上传文件）：NFS / 云对象存储。

4. 回收策略

persistentVolumeReclaimPolicy: 
  Retain   # PVC 删除后 PV 保留（手动清理）
  Delete   # PVC 删除后 PV 一并删（云盘也删）
  Recycle  # 已 deprecated

生产数据用 Retain，避免误删丢数据。

5. volumeBindingMode

volumeBindingMode:
  Immediate           # 创建 PVC 立即 provision
  WaitForFirstConsumer  # 等到 Pod 调度才 provision（推荐）

WaitForFirstConsumer 在多可用区集群很重要：先看 Pod 被调度到哪个 zone，再在那个 zone 建云盘。否则可能 PV 在 zone-a 但 Pod 调度到 zone-b，挂不上。

6. 卷扩展

storageClass:
  allowVolumeExpansion: true

修改 PVC 的 storage 字段：

spec:
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi    # 原来 50Gi

底层云盘扩容 + 文件系统 resize。只能扩不能缩。

7. 常见 CSI Driver

平台	Driver
阿里	alibabacloud-csi-driver
AWS	aws-ebs-csi-driver / efs-csi-driver
GCP	pd.csi.storage.gke.io
Azure	disk.csi.azure.com
本地	local-path-provisioner（Rancher）、OpenEBS

8. emptyDir 与 hostPath

不是持久化但常用：

volumes:
  - name: cache
    emptyDir:
      sizeLimit: 1Gi    # Pod 销毁数据丢失，可设大小限制和 medium: Memory
  - name: docker-sock
    hostPath:
      path: /var/run/docker.sock
      type: Socket

hostPath 慎用：破坏调度可移植性、安全风险。生产基本只用于系统组件（DaemonSet 收集节点日志）。

9. StatefulSet + PVC 模板

每个副本独立 PVC：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: postgres
spec:
  serviceName: postgres
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: postgres
  template:
    metadata:
      labels:
        app: postgres
    spec:
      containers:
        - name: postgres
          image: postgres:16
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /var/lib/postgresql/data
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: data
      spec:
        accessModes: [ReadWriteOnce]
        storageClassName: ssd
        resources:
          requests:
            storage: 100Gi

每个 Pod 自动建独立 PVC：data-postgres-0、data-postgres-1、data-postgres-2。

10. 故障排查

# PVC 一直 Pending
kubectl describe pvc data
# 看 Events: ProvisioningFailed / WaitForPodScheduled

# 看 PV 状态
kubectl get pv
# Status: Available / Bound / Released / Failed

# 卷挂不上
kubectl describe pod <pod>
# Events: FailedMount

# 看 CSI driver 日志
kubectl logs -n kube-system -l app=csi-driver

11. 常见反模式

• 生产用 emptyDir 存数据：Pod 重建数据丢
• Reclaim: Delete 给生产 DB：误删 PVC = 数据没了
• 不开 WaitForFirstConsumer：跨 zone 挂不上
• 多 Pod 共享 RWO 卷：第二个 Pod 起不来
• storage 设特小 (1Gi)：满了再扩烦
• hostPath 用在业务容器：失去可移植性
• StatefulSet 改 volumeClaimTemplates：不可变，改了要删重建

12. 延伸阅读

• Persistent Volumes 文档
• CSI 规范
• Storage Classes
• 模块 04 数据卷与持久化（容器层面）