Kubernetes 动态存储方案：灵活、高效的存储管理方式

最新推荐文章于 2025-05-20 18:28:23 发布

大G哥

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文章标签： kubernetes java 容器云原生开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Java_fenxiang/article/details/144921248

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Kubernetes 动态存储方案：灵活、高效的存储管理方式

在 Kubernetes(k8s)中，存储资源是应用的重要支撑。传统的静态存储配置方式需要预先创建存储卷(Persistent Volume，简称 PV)，并手动分配给应用，这样的方式不仅繁琐，还缺乏灵活性。而动态存储方案则通过自动化的方式，简化了存储管理，让存储资源的使用更加高效和智能。

今天，我们来聊聊 Kubernetes 的动态存储方案，看看它是如何工作的，适用的场景有哪些，以及如何配置。

什么是动态存储？

动态存储是指在用户需要存储资源时，由 Kubernetes 自动创建相应的存储卷，而不是提前手动创建。这是通过StorageClass(存储类)实现的。

简单来说：

用户只需要定义需要的存储量(比如 10GB)。
Kubernetes 会根据配置的存储类动态分配实际的存储资源。
存储资源与应用程序无缝集成，简化了开发和运维工作。

动态存储的核心组件

1. StorageClass(存储类)

存储类是动态存储的核心。它定义了存储卷的类型、访问模式和其他配置，比如使用的存储插件(Provisioner)和参数。

一个 StorageClass 的例子：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
  fsType: ext4
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: Immediate

关键字段说明：

provisioner: 指定动态分配存储的插件，比如 kubernetes.io/aws-ebs(AWS 的块存储)。
parameters: 提供存储卷的详细配置，例如存储类型和文件系统类型。
reclaimPolicy: 定义存储卷被释放后的处理方式：

Delete: 删除存储卷。
Retain: 保留存储卷，手动清理。

volumeBindingMode: 定义存储卷绑定的模式：

Immediate: 立即绑定。
WaitForFirstConsumer: 等待 Pod 调度后再绑定，避免跨节点调度问题。

2. PersistentVolumeClaim(PVC)

PVC 是用户请求存储资源的接口。用户通过 PVC 定义需要的存储大小、访问模式以及使用的存储类。

一个 PVC 的例子：

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

关键字段说明：

accessModes: 定义存储卷的访问模式：

ReadWriteOnce: 单个节点可读写。
ReadOnlyMany: 多个节点只读。
ReadWriteMany: 多个节点可读写(需要支持的存储插件)。

resources.requests.storage: 请求的存储大小。
storageClassName: 指定使用的存储类。

动态存储的工作流程

定义 StorageClass
集群管理员定义好不同类型的存储类，比如快速存储、高容量存储等。
用户创建 PVC
用户通过 PVC 请求所需的存储资源。
Kubernetes 自动分配 PV
Kubernetes 根据 PVC 的需求和对应的 StorageClass，通过存储插件动态创建 PV。
绑定 PVC 和 PV
Kubernetes 自动将创建的 PV 与 PVC 绑定，并将其挂载到 Pod 上。

动态存储的使用场景

云原生存储
在云环境中(如 AWS、GCP、Azure)，动态存储能够高效利用云平台的存储服务，按需创建和释放存储卷。
多租户环境
不同团队可以使用不同的存储类，分离资源和管理权限，避免存储冲突。
弹性伸缩的场景
动态存储配合 HPA(水平自动扩缩)或 VPA(垂直自动扩缩)，可以在扩展 Pod 时自动分配所需的存储资源。
临时任务或短期需求
动态存储适用于临时任务，任务完成后可以通过 Delete 策略自动回收存储资源。

动态存储的实际案例

案例 1：动态分配块存储

在 AWS 环境中，通过动态存储分配 EBS 卷，挂载到应用程序中。

# 定义 StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: aws-storage
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
  fsType: ext4
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
# 创建 PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: aws-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
  storageClassName: aws-storage
---
# Pod 挂载存储
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: storage
  volumes:
    - name: storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: aws-pvc

案例 2：使用 NFS 动态存储

对于共享存储的场景，可以使用 NFS 动态分配存储。

# 定义 StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storage
provisioner: nfs-provisioner
parameters:
  pathPattern: "/data/dynamic"
reclaimPolicy: Retain
volumeBindingMode: Immediate
---
# 创建 PVC
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi
  storageClassName: nfs-storage
---
# Pod 挂载存储
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-client
spec:
  containers:
    - name: busybox
      image: busybox
      command: ["sh", "-c", "echo 'Hello, NFS!' > /mnt/data/hello.txt; sleep 3600"]
      volumeMounts:
        - mountPath: "/mnt/data"
          name: nfs-storage
  volumes:
    - name: nfs-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: nfs-pvc