Kubernetes 持久化存储：核心方案与实战指南

最新推荐文章于 2025-12-03 22:17:01 发布

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#kubernetes #容器 #云原生

在说剩余两种负载之前我们来说说K8s的持久化存储。在 Kubernetes 集群中，Pod 作为应用运行的载体具有临时性——Pod 重启、删除或调度到其他节点时，容器内的本地数据会彻底丢失。对于 MySQL、Redis 等需要持久化数据的应用，必须通过持久化存储将数据脱离 Pod 生命周期独立保存。本文将从核心概念入手，详解 EmptyDir、HostPath、NFS、PV/PVC 及 StorageClass 等主流存储方案的原理与实战配置。

一、K8s 持久化存储核心概念

在展开具体方案前，需要明确K8s存储体系的几个关键接口与组件，它们是实现持久化的基础：

CSI（Container Storage Interface）：容器存储接口，标准化存储插件的接入方式（如 Ceph、GlusterFS 通过 CSI 与 K8s 集成）；
CNI（Container Network Interface）：容器网络接口，虽不直接关联存储，但负责 Pod 网络通信，确保存储访问的网络可达；
CRI（Container Runtime Interface）：容器运行时接口，定义容器运行时（如 Docker、Containerd）与 K8s 的交互标准，存储卷挂载需依赖 CRI 协调；
Volume（存储卷）：K8s 中抽象的存储单元，可挂载到 Pod 内的一个或多个容器，数据存储在 Volume 而非容器本地，实现数据与容器解耦。

二、主流持久化存储方案实战

K8s 支持多种 Volume 类型，不同类型适用于不同场景。以下按 “临时存储→节点级存储→共享存储→自动化存储” 的逻辑，逐一讲解核心方案。

1. EmptyDir：Pod 级临时存储

EmptyDir 是最简单的 Volume 类型，生命周期与 Pod 完全绑定——Pod 被调度到节点时自动创建，Pod 删除时数据永久删除，适用于临时数据存储（如容器间共享临时文件、应用缓存）。

1.1 核心特性

无需提前创建存储目录，K8s 自动在节点的 /var/lib/kubelet/pods/<Pod-UID>/volumes/kubernetes.io~empty-dir/ 路径生成目录；
支持同一 Pod 内多个容器共享数据；
数据仅存于节点本地，Pod 调度到其他节点后，原数据无法访问。

1.2 实战配置

创建一个挂载 EmptyDir 的 Nginx Pod，将临时目录 /cache 挂载到容器内：

# emptydir.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-empty
spec:
  containers:
  - name: container-empty
    image: nginx:latest
    volumeMounts:  # 容器内挂载配置
    - mountPath: /cache  # 容器内挂载路径
      name: cache-volume  # 关联下面的 Volume 名称
  volumes:  # 定义 Volume
  - name: cache-volume  # Volume 名称（需与上面一致）
    emptyDir: {}  # 类型为 EmptyDir

1.3 验证

创建 Pod 并查看调度节点：

kubectl apply -f emptydir.yaml
kubectl get pods -o wide pod-empty  # 假设调度到节点 hd2

2.查看节点上的 EmptyDir 实际路径（需登录节点 hd2）：

# 先获取 Pod 的 UID
kubectl get pods pod-empty -o yaml | grep uid
# 查看实际目录（替换 <Pod-UID> 为真实值）
ls /var/lib/kubelet/pods/<Pod-UID>/volumes/kubernetes.io~empty-dir/cache-volume/

2. HostPath：节点级持久存储

HostPath 直接挂载节点本地的目录或文件到 Pod，数据存储在节点磁盘上，Pod 删除后数据仍保留在节点中。适用于单节点场景（如测试环境、节点级日志存储），但不支持跨节点共享。

2.1 核心特性

数据生命周期与节点绑定，Pod 重新调度到其他节点后无法访问原数据；
支持预创建目录（Directory）、自动创建目录（DirectoryOrCreate）等类型；
同一节点上的多个 Pod 可通过 HostPath 共享节点本地数据。

2.2 实战配置

创建一个挂载 HostPath 的 Pod，同时运行 Nginx 和 Tomcat 容器，共享节点的 /data1 目录：

# hostpath.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-hostpath
spec:
  containers:
  # Nginx 容器
  - name: test-nginx
    image: nginx:latest
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-nginx  # Nginx 容器内挂载路径
      name: test-volume
  # Tomcat 容器
  - name: test-tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-tomcat  # Tomcat 容器内挂载路径
      name: test-volume
  # 定义 HostPath Volume
  volumes:
  -