存储管理

Kubernetes 提供了强大的存储抽象，包括 PersistentVolume、ConfigMap、Secret 等，用于管理应用的数据和配置。

存储架构

PersistentVolume (PV)

PV 是集群管理员配置的存储资源：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem  # Filesystem / Block
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # 单节点读写
    # - ReadOnlyMany  # 多节点只读
    # - ReadWriteMany # 多节点读写
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # Retain / Recycle / Delete
  storageClassName: standard
  # NFS 示例
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: /exports/vol1

访问模式

模式	说明
ReadWriteOnce (RWO)	单节点读写
ReadOnlyMany (ROX)	多节点只读
ReadWriteMany (RWX)	多节点读写

回收策略

策略	说明
Retain	保留数据，需要手动处理
Delete	删除 PV 和存储
Recycle	删除数据（已废弃，推荐 Delete）

PersistentVolumeClaim (PVC)

PVC 是用户请求存储资源的声明：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  storageClassName: standard
  # 可选：选择特定 PV
  selector:
    matchLabels:
      type: fast

使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

PVC 状态

# 查看 PVC 状态
kubectl get pvc

# 描述 PVC
kubectl describe pvc my-pvc

StorageClass

StorageClass 动态创建 PV：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: kubernetes.io/gce-pd  # 或 kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: pd-ssd
  replication-type: regional-pd
reclaimPolicy: Retain
allowVolumeExpansion: true
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

常用存储类型

云厂商	Provisioner	用途
AWS	kubernetes.io/aws-ebs	AWS EBS
GCP	kubernetes.io/gce-pd	Google PD
Azure	kubernetes.io/azure-disk	Azure Disk
阿里云	kubernetes.io/disk.csi.aliyun.com	云盘
NFS	nfs.csi.k8s.io	NFS 存储

NFS StorageClass 示例

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storage
provisioner: nfs.csi.k8s.io
parameters:
  server: nfs-server.example.com
  path: /exports/vol1
reclaimPolicy: Retain
volumeBindingMode: Immediate

ConfigMap

ConfigMap 存储配置数据：

创建 ConfigMap

# 从文件创建
kubectl create configmap app-config \
  --from-file=config.properties

# 从环境变量文件创建
kubectl create configmap app-env \
  --from-env-file=env.properties

# 从字面值创建
kubectl create configmap app-flags \
  --from-literal=LOG_LEVEL=info \
  --from-literal=MAX_CONNECTIONS=100

YAML 定义

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-config
data:
  database_url: "postgres://db:5432/mydb"
  cache_enabled: "true"
  config.json: |
    {
      "logLevel": "info",
      "maxConnections": 100
    }

在 Pod 中使用

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: my-app
    env:
    # 环境变量
    - name: DATABASE_URL
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: my-config
          key: database_url
    - name: CACHE_ENABLED
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: my-config
          key: cache_enabled
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: my-config
    volumeMounts:
    - name: config
      mountPath: /app/config
      readOnly: true
  volumes:
  - name: config
    configMap:
      name: my-config
      items:
      - key: config.json
        path: app.json

Secret

Secret 用于存储敏感数据：

创建 Secret

# 从文件创建
kubectl create secret generic db-credentials \
  --from-file=username=./username.txt \
  --from-file=password=./password.txt

# 从字面值创建
kubectl create secret generic api-key \
  --from-literal=api-key=your-api-key

# 从 TLS 证书创建
kubectl create secret tls my-tls \
  --cert=./cert.pem \
  --key=./key.pem

YAML 定义

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret
type: Opaque  # Opaque / kubernetes.io/tls / kubernetes.io/dockerconfigjson
data:
  # Base64 编码
  username: YWRtaW4=
  password: cGFzc3dvcmQ=
stringData:
  # 明文字符串（会自动编码）
  api-key: "your-api-key"

在 Pod 中使用

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: my-app
    env:
    - name: DB_PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: db-credentials
          key: password
    volumeMounts:
    - name: credentials
      mountPath: /etc/credentials
      readOnly: true
  volumes:
  - name: credentials
    secret:
      secretName: db-credentials

临时存储

emptyDir

临时存储，随 Pod 删除：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: my-app
    volumeMounts:
    - name: temp-storage
      mountPath: /tmp
  volumes:
  - name: temp-storage
    emptyDir:
      sizeLimit: 100Mi

临时卷（Ephemeral Volumes）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: my-app
    volumeMounts:
    - name: cache
      mountPath: /cache
  volumes:
  - name: cache
    csi:
      driver: ephemeral.storage.kubernetes.io
      volumeAttributes:
        sizeLimit: "1Gi"
        storage: "ephemeral"

存储最佳实践

1. 使用合适的 StorageClass

# 使用 SSD
storageClassName: fast-storage  # 如 pd-ssd

# 使用普通存储
storageClassName: standard  # 如 pd-standard

2. 设置资源请求

resources:
  requests:
    storage: 10Gi
  limits:
    storage: 20Gi

3. 使用动态 Provisioning

# 使用 StorageClass 动态创建
spec:
  storageClassName: fast-storage

4. 保护敏感数据

# 使用 Secret 存储密码和密钥
# 使用 RBAC 限制 Secret 访问

数据持久化示例

MySQL 数据库

# PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: fast-storage
---
# Deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-secret
              key: password
        volumeMounts:
        - name: mysql-data
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pvc

存储调试

# 查看 PV
kubectl get pv

# 查看 PVC
kubectl get pvc

# 描述 PV
kubectl describe pv my-pv

# 描述 PVC
kubectl describe pvc my-pvc

# 查看 StorageClass
kubectl get storageclass

# 查看 Secret
kubectl get secret

# 查看 ConfigMap
kubectl get configmap

小结

本章我们学习了：

PersistentVolume：集群存储资源
PersistentVolumeClaim：存储请求声明
StorageClass：动态存储 provisioning
ConfigMap：配置数据管理
Secret：敏感数据管理
临时存储：emptyDir 和临时卷

练习

创建一个 PVC 并在 Pod 中使用
使用 ConfigMap 存储应用配置
使用 Secret 存储数据库凭证
配置 NFS StorageClass 并创建 PV

存储架构​

PersistentVolume (PV)​

访问模式​

回收策略​

PersistentVolumeClaim (PVC)​

使用 PVC​

PVC 状态​

StorageClass​

常用存储类型​

NFS StorageClass 示例​

ConfigMap​

创建 ConfigMap​

YAML 定义​

在 Pod 中使用​

Secret​

创建 Secret​

YAML 定义​

在 Pod 中使用​

临时存储​

emptyDir​

临时卷（Ephemeral Volumes）​

存储最佳实践​

1. 使用合适的 StorageClass​

2. 设置资源请求​

3. 使用动态 Provisioning​

4. 保护敏感数据​

数据持久化示例​

MySQL 数据库​

存储调试​

小结​

练习​

存储架构

PersistentVolume (PV)

访问模式

回收策略

PersistentVolumeClaim (PVC)

使用 PVC

PVC 状态

StorageClass

常用存储类型

NFS StorageClass 示例

ConfigMap

创建 ConfigMap

YAML 定义

在 Pod 中使用

Secret

创建 Secret

YAML 定义

在 Pod 中使用

临时存储

emptyDir

临时卷（Ephemeral Volumes）

存储最佳实践

1. 使用合适的 StorageClass

2. 设置资源请求

3. 使用动态 Provisioning

4. 保护敏感数据

数据持久化示例

MySQL 数据库

存储调试

小结

练习