在Kubernetes（以下简称K8s）的实际应用中，存储管理是至关重要的一部分。就好比我们日常使用电脑，需要有硬盘来存储各种文件数据，K8s中的应用也需要有合适的存储来保存数据。而PersistentVolume（持久卷，简称PV）和PersistentVolumeClaim（持久卷声明，简称PVC）就是K8s中用于管理持久化存储的两个关键概念。接下来，我们就深入了解这两个概念，以及如何使用它们为K8s应用配置持久化存储。

核心概念解析

PersistentVolume（PV）

PersistentVolume是K8s集群中由管理员配置的一块网络存储，它就像是一个预先准备好的“存储仓库”，独立于Pod的生命周期。这个“仓库”可以是NFS（网络文件系统）、Ceph等不同类型的存储，K8s通过PV抽象了这些不同的存储系统，让用户可以方便地使用。

举个例子，假设我们有一个企业级的文件存储服务器采用了NFS，管理员可以将这个NFS存储配置成一个PV，这样K8s集群中的应用就可以使用这个PV来存储数据，而不需要关心底层NFS的具体实现细节。

PersistentVolumeClaim（PVC）

PersistentVolumeClaim是用户对存储的请求，就像是用户向“存储仓库管理员”提出的一个“借用申请”。PVC描述了用户需要的存储大小、访问模式等信息，K8s会根据PVC的请求去寻找合适的PV进行绑定。

比如，一个应用需要5GB的存储空间，并且可以以读写模式访问，那么我们就可以创建一个PVC来表达这个需求，K8s会自动找到一个满足条件的PV进行绑定，这样应用就可以使用这个PV的存储了。

不同存储类型的配置示例

NFS存储配置示例

NFS是一种常见的网络文件系统，在企业环境中广泛使用。下面我们来看看如何配置一个NFS类型的PV和PVC。

首先，我们需要有一个NFS服务器，假设NFS服务器的IP地址是192.168.1.100，共享目录是/data/nfs_share。

以下是一个NFS类型的PV配置文件示例（nfs-pv.yaml）：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /data/nfs_share
    server: 192.168.1.100

在这个配置文件中：

• capacity字段指定了PV的存储容量为10GB。
• accessModes字段指定了访问模式为ReadWriteMany，表示可以被多个节点以读写模式访问。
• persistentVolumeReclaimPolicy字段指定了回收策略为Retain，表示当PVC释放PV时，PV不会被自动删除，而是保留数据。
• nfs字段指定了NFS服务器的地址和共享目录。

接下来，我们创建一个PVC来请求这个PV（nfs-pvc.yaml）：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

在这个PVC配置文件中，我们请求了5GB的存储空间，访问模式为ReadWriteMany。

我们可以使用以下命令来创建PV和PVC：

kubectl apply -f nfs-pv.yaml
kubectl apply -f nfs-pvc.yaml

Ceph存储配置示例

Ceph是一个分布式存储系统，具有高可用性和可扩展性。下面是一个Ceph类型的PV和PVC配置示例。

假设我们已经有一个Ceph集群，并且已经配置好了Ceph RBD（块设备）。

以下是一个Ceph RBD类型的PV配置文件示例（ceph-pv.yaml）：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: ceph-pv
spec:
  capacity:
    storage: 20Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Delete
  rbd:
    monitors:
      - 192.168.1.110:6789
      - 192.168.1.111:6789
      - 192.168.1.112:6789
    pool: rbd
    image: ceph-image
    user: admin
    secretRef:
      name: ceph-secret
    fsType: ext4

在这个配置文件中：

• capacity字段指定了PV的存储容量为20GB。
• accessModes字段指定了访问模式为ReadWriteOnce，表示只能被一个节点以读写模式访问。
• persistentVolumeReclaimPolicy字段指定了回收策略为Delete，表示当PVC释放PV时，PV会被自动删除。
• rbd字段指定了Ceph RBD的相关信息，包括监视器地址、存储池、镜像名称、用户和密钥引用等。

接下来，我们创建一个PVC来请求这个PV（ceph-pvc.yaml）：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: ceph-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

同样，我们使用以下命令来创建PV和PVC：

kubectl apply -f ceph-pv.yaml
kubectl apply -f ceph-pvc.yaml

存储配置与挂载过程分步骤讲解

步骤一：创建PV和PVC

如上面的示例所示，我们使用kubectl apply命令创建PV和PVC。创建完成后，我们可以使用以下命令查看PV和PVC的状态：

kubectl get pv
kubectl get pvc

当PVC和PV成功绑定后，PVC的状态会显示为Bound。

步骤二：在Pod中使用PVC

创建好PV和PVC后，我们就可以在Pod中使用这个PVC了。以下是一个使用NFS PVC的Pod配置文件示例（nfs-pod.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-pod
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
      volumeMounts:
        - name: nfs-volume
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: nfs-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: nfs-pvc

在这个Pod配置文件中：

• volumeMounts字段指定了容器内的挂载路径。
• volumes字段指定了使用的PVC名称。

使用以下命令创建Pod：

kubectl apply -f nfs-pod.yaml

步骤三：验证存储挂载

创建Pod后，我们可以通过以下命令进入Pod内部，验证存储是否挂载成功：

kubectl exec -it nfs-pod -- /bin/bash
ls /usr/share/nginx/html

如果能够正常列出NFS共享目录中的文件，说明存储挂载成功。

常见问题解决

存储挂载失败

存储挂载失败可能有多种原因，常见的原因包括：

• PV和PVC的访问模式不匹配：检查PV和PVC的accessModes字段是否一致。
• NFS或Ceph服务器配置错误：检查NFS服务器的地址和共享目录，或者Ceph集群的监视器地址和存储池配置是否正确。
• 权限问题：确保NFS共享目录或Ceph存储的权限允许K8s节点访问。

容量不足

如果应用提示容量不足，可能是因为PVC请求的存储容量超过了PV的可用容量。可以通过以下方法解决：

• 增加PV的容量：修改PV的capacity字段，然后重新应用配置文件。
• 创建更大容量的PV，并更新PVC的请求：创建一个新的PV，然后修改PVC的requests字段，重新绑定到新的PV。

总结与展望

通过本节的学习，我们了解了PersistentVolume和PersistentVolumeClaim的概念，掌握了不同存储类型（如NFS、Ceph）的配置示例，以及存储配置与挂载的具体步骤。这些知识可以帮助我们为Kubernetes应用配置持久化存储，解决存储挂载失败、容量不足等常见问题。

掌握了Kubernetes存储管理的相关内容后，下一节我们将深入学习Kubernetes的网络管理，进一步完善对本章Kubernetes实战应用主题的认知。—

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