一、Kubernetes 存儲類（StorageClass）詳解

1. 什么是 StorageClass？

在 Kubernetes 中，StorageClass（存儲類）是一種用于動態創建 PersistentVolume（PV）的資源對象。它允許管理員根據不同的存儲需求創建不同的存儲策略，用戶只需要聲明 PersistentVolumeClaim（PVC）并指定 StorageClass，Kubernetes 就能自動分配相應的存儲。

2. 為什么需要 StorageClass？

在沒有 StorageClass 的情況下，管理員需要手動創建 PersistentVolume，并與 PersistentVolumeClaim 進行匹配。這種方式適用于靜態存儲，但在大規模集群或云環境下，動態創建存儲更加靈活。因此，StorageClass 解決了以下問題：

• 自動化存儲分配：無需手動創建 PV，而是由 Kubernetes 負責創建和管理。

• 支持不同的存儲后端：適用于 AWS EBS、Google Persistent Disk、Azure Disk、NFS、Ceph 等多種存儲方案。

• 提供不同的存儲策略：支持不同的存儲性能（高 IOPS、低延遲）、快照、備份等需求。

3. StorageClass 的關鍵字段

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:name: fast-storage
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:type: gp2
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: Immediate
allowVolumeExpansion: true

主要字段解析：

• provisioner：指定存儲供應商，例如 AWS EBS（kubernetes.io/aws-ebs）、Google Cloud Persistent Disk（kubernetes.io/gce-pd）等。

• parameters：存儲類的參數，例如磁盤類型、性能級別等。

• reclaimPolicy（回收策略）：定義存儲釋放后的行為。

  • Delete（刪除）：刪除 PV 和底層存儲。

  • Retain（保留）：數據仍然保留，需要手動清理。

  • Recycle（回收）：（已廢棄）清理數據后重新使用。

• volumeBindingMode（卷綁定模式）：

  • Immediate（立即綁定）：PVC 創建時立即綁定。

  • WaitForFirstConsumer（等待首個消費者）：只有 Pod 使用 PVC 時才會綁定 PV，適用于多可用區調度。

• allowVolumeExpansion（允許擴容）：是否允許存儲動態擴展。

4. 常見存儲供應商

存儲后端	Provisioner	適用場景
AWS EBS	kubernetes.io/aws-ebs	AWS 云環境，塊存儲
GCE PD	kubernetes.io/gce-pd	GCP 云存儲
Azure Disk	kubernetes.io/azure-disk	Azure 云存儲
NFS	kubernetes.io/nfs	共享存儲
Ceph	ceph.com/rbd	分布式存儲

5. PVC 使用 StorageClass 示例

創建 PVC 時使用 StorageClass

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: example-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 10GistorageClassName: fast-storage

Pod 掛載 PVC 示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: example-pod
spec:containers:- name: app-containerimage: nginxvolumeMounts:- mountPath: "/usr/share/nginx/html"name: storagevolumes:- name: storagepersistentVolumeClaim:claimName: example-pvc

6. StorageClass 的應用場景

1. 自動化存儲管理：減少手動創建 PV 的復雜性，適用于云環境。

2. 多種存儲策略：支持不同的存儲性能需求，如 SSD、高吞吐磁盤等。

3. 多可用區支持：結合 WaitForFirstConsumer 模式，提高存儲調度靈活性。

4. 動態擴展存儲：支持 PVC 擴容，提高存儲彈性。

7. 總結

• StorageClass 允許 Kubernetes 動態創建 PV，簡化存儲管理。

• 適用于云存儲、分布式存儲和本地存儲等多種場景。

• 通過 reclaimPolicy、volumeBindingMode 和 allowVolumeExpansion 提供靈活的存儲策略。

• 在 CI/CD、數據庫存儲、日志存儲等場景下廣泛應用。

二、在 Kubernetes 中使用 NFS 作為存儲類（StorageClass）

1. 部署 NFS 服務器與客戶端

在 Kubernetes 集群的某個節點上安裝 NFS 服務器。（但是在每個節點都要安裝NFS客戶端）

安裝 NFS 服務器（以 Ubuntu 為例）

sudo apt update && sudo apt install -y nfs-kernel-server
sudo mkdir -p /mnt/nfs-share
sudo chmod 777 /mnt/nfs-share
sudo echo "/mnt/nfs-share *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)" | sudo tee -a /etc/exports
sudo exportfs -rav
sudo systemctl restart nfs-kernel-server

安裝 NFS 客戶端

sudo apt update && sudo apt install -y nfs-common

2. 創建 NFS StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:name: nfs-storage
provisioner: nfs-provisioner
parameters:archiveOnDelete: "false"

3. 部署 NFS Provisioner（Dynamic Provisioning）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nfs-provisioner
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: nfs-provisionertemplate:metadata:labels:app: nfs-provisionerspec:containers:- name: nfs-provisionerimage: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latestvolumeMounts:- mountPath: /persistentvolumesname: nfs-volumeenv:- name: NFS_SERVERvalue: "<NFS服務器IP>"- name: NFS_PATHvalue: "/mnt/nfs-share"volumes:- name: nfs-volumenfs:server: "<NFS服務器IP>"path: "/mnt/nfs-share"

4. 創建 PersistentVolumeClaim (PVC)

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: nfs-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteManyresources:requests:storage: 5GistorageClassName: nfs-storage

5. 在 Pod 中掛載 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: nfs-pod
spec:containers:- name: app-containerimage: nginxvolumeMounts:- mountPath: "/usr/share/nginx/html"name: nfs-storagevolumes:- name: nfs-storagepersistentVolumeClaim:claimName: nfs-pvc

6. 驗證 NFS 掛載是否成功

kubectl apply -f nfs-storageclass.yaml
kubectl apply -f nfs-provisioner.yaml
kubectl apply -f nfs-pvc.yaml
kubectl apply -f nfs-pod.yaml
kubectl get pods
kubectl exec -it nfs-pod -- df -h

如果成功，Pod 內 /usr/share/nginx/html 目錄將會掛載到 NFS 服務器的 /mnt/nfs-share，多個 Pod 可以共享此存儲。