持久化存储：PV / PVC / StorageClass

存储架构：三层抽象

K8s 存储抽象层次

┌──────────────────────────────────────────────┐
│           Pod / Container                   │
│    声明存储需求，不关心底层实现               │
└──────────────────────┬───────────────────────┘
                       │ 引用
┌──────────────────────▼───────────────────────┐
│     PVC (PersistentVolumeClaim)             │
│     用户声明：需要 10Gi，ReadWriteOnce       │
└──────────────────────┬───────────────────────┘
                       │ 绑定 (Binding)
┌──────────────────────▼───────────────────────┐
│      PV (PersistentVolume)                  │
│      集群管理员提供：AWS EBS / NFS / Ceph    │
└──────────────────────┬───────────────────────┘
                       │
┌──────────────────────▼───────────────────────┐
│     实际存储后端                            │
│     云磁盘 / NFS / Ceph / 本地磁盘          │
└──────────────────────────────────────────────┘

访问模式（AccessModes）

静态 Provisioning

管理员手动创建 PV，用户创建 PVC 申领。适合已有存储基础设施的场景。

# 第一步：管理员创建 PV
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv-01
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi               # PV 总容量
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # Retain/Recycle/Delete
  storageClassName: manual      # 与 PVC 的 storageClassName 匹配
  nfs:                           # NFS 后端配置
    server: 192.168.1.200
    path: /data/k8s/pv01
---
# 第二步：用户创建 PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
  namespace: default
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  storageClassName: manual      # 匹配 PV 的 storageClassName
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi              # 申请 5Gi，会绑定到 20Gi 的 PV

动态 Provisioning 与 StorageClass

无需提前创建 PV，用户创建 PVC 时 StorageClass 自动创建 PV。这是云原生环境的标准方式。

# StorageClass：定义动态创建 PV 的规则
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
  annotations:
    storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"  # 设为默认 SC
provisioner: ebs.csi.aws.com  # AWS EBS CSI 驱动
parameters:                    # 传给 Provisioner 的参数
  type: gp3                    # EBS 卷类型（gp3/io2/sc1...）
  iops: "3000"
  throughput: "125"           # MB/s 吞吐量
  encrypted: "true"           # 启用加密
reclaimPolicy: Delete         # PVC 删除时自动删除 PV 和云磁盘
allowVolumeExpansion: true     # 允许扩容 PVC
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer  # 等 Pod 调度后再创建 PV（感知可用区）
---
# 用户只需创建 PVC，PV 自动创建
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: app-data
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  storageClassName: fast-ssd   # 引用上面的 StorageClass
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi

在 Pod 中使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod
spec:
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:8.0
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: mysql-secret
          key: root-password
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql   # MySQL 数据目录
  volumes:
  - name: mysql-data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: app-data         # 引用之前创建的 PVC

PVC 扩容

# 编辑 PVC，增加 storage 大小（StorageClass 需开启 allowVolumeExpansion: true）
kubectl patch pvc app-data -p '{"spec":{"resources":{"requests":{"storage":"100Gi"}}}}'

# 查看扩容状态
kubectl describe pvc app-data
# 观察 Conditions 字段，FileSystemResizePending 表示等待 Pod 重启完成文件系统扩容

常见 Volume 类型速查

StatefulSet 与 volumeClaimTemplates

StatefulSet 中每个 Pod 副本需要独立的存储（如 MySQL 主从各自的数据目录）。通过 volumeClaimTemplates 字段，K8s 会自动为每个 Pod 创建独立的 PVC。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 3
  serviceName: mysql-headless
  template:
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        volumeMounts:
        - name: data                    # 引用 volumeClaimTemplate 名称
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:               # 为每个 Pod 自动创建独立 PVC
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: [ ReadWriteOnce ]
      storageClassName: fast-ssd
      resources:
        requests:
          storage: 50Gi

上述配置会自动创建三个 PVC：data-mysql-0、data-mysql-1、data-mysql-2，每个 Pod 独立拥有自己的 50Gi 存储。

PVC 数据备份与恢复

生产中 PVC 数据的备份通常通过两种方式实现：

# VolumeSnapshot 示例
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: mysql-snapshot-20241201
spec:
  volumeSnapshotClassName: csi-aws-vsc
  source:
    persistentVolumeClaimName: data-mysql-0  # 源 PVC
---
# 从快照恢复新 PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-restore-pvc
spec:
  dataSource:                            # 从快照恢复
    name: mysql-snapshot-20241201
    kind: VolumeSnapshot
    apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
  accessModes: [ ReadWriteOnce ]
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi