K8s持久化存储：PV与PVC

在 Kubernetes（K8s）中，PV（PersistentVolume，持久卷） 和 PVC（PersistentVolumeClaim，持久卷声明） 是实现 “存储资源抽象与动态管理” 的核心组件，用于解耦 “存储资源供应”（管理员负责）和 “存储资源使用”（开发者负责），让容器化应用能便捷使用持久化存储（如数据在 Pod 重启后不丢失）。

一、核心概念

1. PV（PersistentVolume，持久卷）

• 本质：由 K8s 集群管理员创建的集群级持久化存储资源，是对底层存储（如本地磁盘、NFS、云存储 S3/EBS 等）的抽象，独立于 Pod 生命周期，Pod 删除后 PV 数据仍保留。
• 核心属性：
  • 存储容量（capacity）：如 storage: 10Gi，定义 PV 可用存储空间。
  • 访问模式（accessModes）：规定 PV 可被如何访问，常见值：
    • ReadWriteOnce（RWO）：仅允许单个节点以读写方式挂载（适合单 Pod 独占存储，如数据库）。
    • ReadOnlyMany（ROX）：允许多个节点以只读方式挂载（适合多 Pod 共享只读数据，如配置文件）。
    • ReadWriteMany（RWX）：允许多个节点以读写方式挂载（适合多 Pod 共享读写数据，如 NFS、GlusterFS）。
  • 存储类别（storageClassName）：关联 “存储类（StorageClass）”，用于动态创建 PV（若为 "" 表示 “非动态供应”，需管理员手动创建 PV）。
  • 回收策略（persistentVolumeReclaimPolicy）：PV 释放后（PVC 删除）的处理方式：
    • Retain（保留）：数据保留，需管理员手动清理 PV 和数据（安全，适合重要数据）。
    • Delete（删除）：自动删除 PV 及关联的底层存储（如云存储 EBS 卷，适合临时测试）。
    • Recycle（回收）：清除 PV 数据后重新变为 “可用” 状态（已废弃，推荐用 Retain 或 Delete）。

2. PVC（PersistentVolumeClaim，持久卷声明）

• 本质：由开发者创建的存储资源请求，类似 Pod 对 CPU / 内存的请求（resources.requests），开发者无需关心底层存储细节，只需声明 “需要多大容量、什么访问模式的存储”，K8s 会自动匹配满足条件的 PV 并绑定。
• 核心逻辑：
  开发者 → 创建 PVC（请求 10Gi RWO 存储）→ K8s 匹配集群中 “容量≥10Gi、访问模式包含 RWO” 的 PV → 绑定 PVC 与 PV → Pod 通过 PVC 使用 PV 存储。

3. PV 与 PVC 的关系

维度	PV（持久卷）	PVC（持久卷声明）
创建者	集群管理员（或 StorageClass 动态创建）	应用开发者（或部署脚本）
作用	提供 “存储资源”	请求 “存储资源”
生命周期	独立于 Pod，可跨 Pod 复用	与使用它的 Pod 关联，PVC 删除后 PV 释放
匹配逻辑	按 “容量、访问模式、存储类别” 匹配 PVC	按 “需求” 匹配 PV，不直接关联底层存储

二、实战实例（以 NFS 存储为例）

前提：准备 NFS 服务

假设已搭建 NFS 服务器（IP：172.25.254.254），并共享目录 /nfs/k8s-pv（权限：chmod 777 /nfs/k8s-pv），用于 PV 挂载底层存储。

1. 实例 1：手动创建 PV（静态供应）

管理员手动创建一个 NFS 类型的 PV（pv-nfs.yaml），定义存储资源：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: pv-nfs-10gi  # PV 名称
spec:capacity:storage: 10Gi     # 容量 10GiaccessModes:- ReadWriteOnce   # 访问模式：单节点读写persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 回收策略：保留数据storageClassName: ""  # 不关联存储类（静态供应）nfs:  # 底层存储类型为 NFSpath: /nfs/k8s-pv  # NFS 服务器共享目录server: 172.25.254.254  # NFS 服务器 IP

操作命令：

bash

# 创建 PV
kubectl apply -f pv-nfs.yaml# 查看 PV 状态（STATUS 为 Available，表示可被 PVC 绑定）
kubectl get pv pv-nfs-10gi
# 输出示例：
# NAME          CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
# pv-nfs-10gi   10Gi       RWO            Retain           Available           ""                  30s

2. 实例 2：创建 PVC 并绑定 PV

开发者创建 PVC（pvc-nfs.yaml），请求 10Gi RWO 存储，K8s 会自动匹配上述 PV：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: pvc-nfs-10gi  # PVC 名称namespace: default  # 命名空间（PVC 是命名空间级资源）
spec:accessModes:- ReadWriteOnce   # 与 PV 访问模式匹配resources:requests:storage: 10Gi   # 请求容量（≤ PV 容量）storageClassName: ""  # 与 PV 存储类别匹配（均为 ""）

操作命令：

bash

# 创建 PVC
kubectl apply -f pvc-nfs.yaml# 查看 PVC 状态（STATUS 为 Bound，表示已与 PV 绑定）
kubectl get pvc pvc-nfs-10gi
# 输出示例：
# NAME            STATUS   VOLUME        CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
# pvc-nfs-10gi    Bound    pv-nfs-10gi   10Gi       RWO            ""             20s# 查看 PV 状态（STATUS 变为 Bound，CLAIM 显示绑定的 PVC）
kubectl get pv pv-nfs-10gi
# 输出示例：
# NAME          CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS    CLAIM                   STORAGECLASS   REASON   AGE
# pv-nfs-10gi   10Gi       RWO            Retain           Bound     default/pvc-nfs-10gi    ""                  1min

3. 实例 3：Pod 使用 PVC 存储

创建 Pod（pod-use-pvc.yaml），通过 volumeMounts 挂载 PVC，实现数据持久化

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-with-pvcnamespace: default
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.21  # 用 Nginx 容器示例volumeMounts:- name: nfs-storage  # 与下方 volumes.name 对应mountPath: /usr/share/nginx/html  # 容器内挂载路径（Nginx 网页根目录）volumes:- name: nfs-storagepersistentVolumeClaim:claimName: pvc-nfs-10gi  # 关联已绑定的 PVC 名称

验证数据持久化：

bash

# 创建 Pod
kubectl apply -f pod-use-pvc.yaml# 1. 向 Pod 挂载目录写入测试数据
kubectl exec -it pod-with-pvc -- /bin/bash
# 在容器内执行：
echo "Persistent Volume Test" > /usr/share/nginx/html/index.html
exit# 2. 删除 Pod（模拟 Pod 故障重启）
kubectl delete pod pod-with-pvc# 3. 重新创建 Pod（使用相同 PVC）
kubectl apply -f pod-use-pvc.yaml# 4. 验证数据是否保留
kubectl exec -it pod-with-pvc -- cat /usr/share/nginx/html/index.html
# 输出：Persistent Volume Test（数据未丢失，证明持久化生效）

三、核心总结

组件	角色	关键操作
PV	存储资源供应	管理员手动创建（静态）或 StorageClass 自动创建（动态），定义容量、访问模式
PVC	存储资源请求	开发者创建，声明需求（容量、访问模式），K8s 自动匹配 PV 并绑定
Pod	存储资源使用	通过 volumes 关联 PVC，volumeMounts 挂载到容器内路径

通过 PV/PVC，K8s 实现了 “存储与应用解耦”：管理员专注于存储资源管理，开发者专注于应用存储需求，同时保证数据持久化（不受 Pod 生命周期影响）。