16.5.1 Kubernetes存储体系与卷类型概览

Kubernetes 存储体系围绕“容器无状态、数据需持久化”的核心目标设计，分为临时卷与持久化卷两大类，并通过 CSI（Container Storage Interface）对接外部存储系统。卷作为 Pod 级别资源，由 kubelet 负责挂载与卸载，实现数据与容器生命周期解耦。

存储体系要点
- Pod 级别挂载：卷定义在 Pod spec 中，可被容器挂载为目录。
- 控制面与数据面分离：控制器管理资源对象，kubelet 负责实际挂载。
- CSI 标准化：通过 CSI 插件统一对接块存储、文件存储、对象存储等后端。
- 访问模式：ReadWriteOnce / ReadOnlyMany / ReadWriteMany 影响调度与部署形态。
- 回收策略：保留（Retain）、删除（Delete）、回收（Recycle 已废弃）。

临时卷类型（与 Pod 同生命周期）#

emptyDir 示例（缓存目录）#

# /opt/k8s/yaml/emptydir-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo-emptydir
spec:
  containers:
  - name: app
    image: busybox:1.36
    command: ["sh","-c","echo hello > /cache/hello.txt; sleep 3600"]
    volumeMounts:
    - name: cache
      mountPath: /cache
  volumes:
  - name: cache
    emptyDir: {}

kubectl apply -f /opt/k8s/yaml/emptydir-pod.yaml
kubectl exec demo-emptydir -- cat /cache/hello.txt
# 预期：输出 hello

命令解释
- kubectl apply -f：创建/更新资源。
- kubectl exec：进入容器验证挂载是否生效。

configMap/secret 示例（配置注入）#

kubectl create configmap app-conf --from-literal=APP_PORT=8080
kubectl create secret generic app-secret --from-literal=DB_PASS=123456

# /opt/k8s/yaml/cm-secret-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo-config
spec:
  containers:
  - name: app
    image: busybox:1.36
    command: ["sh","-c","env; sleep 3600"]
    env:
    - name: APP_PORT
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: app-conf
          key: APP_PORT
    - name: DB_PASS
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: app-secret
          key: DB_PASS

kubectl apply -f /opt/k8s/yaml/cm-secret-pod.yaml
kubectl logs demo-config | grep -E 'APP_PORT|DB_PASS'

持久化卷类型（与 Pod 生命周期解耦）#

PV/PVC（NFS）示例#

环境安装（NFS 服务器）

# 服务端
yum install -y nfs-utils
mkdir -p /data/nfs/k8s
chmod -R 777 /data/nfs/k8s
echo "/data/nfs/k8s *(rw,sync,no_root_squash)" >> /etc/exports
systemctl enable --now nfs-server
exportfs -rv

PV/PVC 与 Pod

# /opt/k8s/yaml/pv-pvc-nfs.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-nfs-01
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    server: 192.168.1.10
    path: /data/nfs/k8s
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-nfs-01
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo-nfs
spec:
  containers:
  - name: app
    image: busybox:1.36
    command: ["sh","-c","echo nfs-ok > /data/test.txt; sleep 3600"]
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-nfs-01

kubectl apply -f /opt/k8s/yaml/pv-pvc-nfs.yaml
kubectl get pv,pvc
kubectl exec demo-nfs -- cat /data/test.txt

预期效果
- PV 处于 Bound，PVC 与 PV 绑定。
- Pod 中写入文件后，NFS 服务端目录可见数据。

卷类型选择建议#

共享读写（RWX）：优先 NFS、CephFS。
数据库高性能（RWO）：iSCSI、Ceph RBD、云盘 + StatefulSet。
配置/证书：configMap/secret。
生产环境避免 hostPath（除非明确节点绑定与容灾方案）。

常用排错#

# 查看 Pod 事件，定位挂载失败原因
kubectl describe pod demo-nfs | sed -n '/Events:/,$p'

# 查看 PV/PVC 绑定状态
kubectl get pv,pvc -o wide

# kubelet 挂载日志（节点上）
journalctl -u kubelet --since "10 min ago" | tail -n 100

# 检查 NFS 共享可达
showmount -e 192.168.1.10

常见问题
- PVC 处于 Pending：PV 不满足容量/访问模式或未创建。
- Mount failed：网络不通、NFS 导出权限不足、节点缺少 nfs-utils。
- 读写异常：回收策略为 Retain，需手动清理旧数据。

练习#

用 emptyDir 实现临时缓存，验证 Pod 重建后数据是否丢失。
搭建 NFS，创建 RWX 的 PV/PVC，并在两个 Pod 同时读写文件。
将 configMap 与 secret 同时挂载为文件，验证热更新行为。