一、Kubernetes 存储类（StorageClass）详解

1. 什么是 StorageClass？

在 Kubernetes 中，StorageClass（存储类）是一种用于动态创建 PersistentVolume（PV）的资源对象。它允许管理员根据不同的存储需求创建不同的存储策略，用户只需要声明 PersistentVolumeClaim（PVC）并指定 StorageClass，Kubernetes 就能自动分配相应的存储。

2. 为什么需要 StorageClass？

在没有 StorageClass 的情况下，管理员需要手动创建 PersistentVolume，并与 PersistentVolumeClaim 进行匹配。这种方式适用于静态存储，但在大规模集群或云环境下，动态创建存储更加灵活。因此，StorageClass 解决了以下问题：

• 自动化存储分配：无需手动创建 PV，而是由 Kubernetes 负责创建和管理。

• 支持不同的存储后端：适用于 AWS EBS、Google Persistent Disk、Azure Disk、NFS、Ceph 等多种存储方案。

• 提供不同的存储策略：支持不同的存储性能（高 IOPS、低延迟）、快照、备份等需求。

3. StorageClass 的关键字段

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：指定存储供应商，例如 AWS EBS（kubernetes.io/aws-ebs）、Google Cloud Persistent Disk（kubernetes.io/gce-pd）等。

• parameters：存储类的参数，例如磁盘类型、性能级别等。

• reclaimPolicy（回收策略）：定义存储释放后的行为。

  • Delete（删除）：删除 PV 和底层存储。

  • Retain（保留）：数据仍然保留，需要手动清理。

  • Recycle（回收）：（已废弃）清理数据后重新使用。

• volumeBindingMode（卷绑定模式）：

  • Immediate（立即绑定）：PVC 创建时立即绑定。

  • WaitForFirstConsumer（等待首个消费者）：只有 Pod 使用 PVC 时才会绑定 PV，适用于多可用区调度。

• allowVolumeExpansion（允许扩容）：是否允许存储动态扩展。

4. 常见存储供应商

存储后端	Provisioner	适用场景
AWS EBS	kubernetes.io/aws-ebs	AWS 云环境，块存储
GCE PD	kubernetes.io/gce-pd	GCP 云存储
Azure Disk	kubernetes.io/azure-disk	Azure 云存储
NFS	kubernetes.io/nfs	共享存储
Ceph	ceph.com/rbd	分布式存储

5. PVC 使用 StorageClass 示例

创建 PVC 时使用 StorageClass

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

Pod 挂载 PVC 示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  containers:
    - name: app-container
      image: nginx
      volumeMounts:
        - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
          name: storage
  volumes:
    - name: storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: example-pvc

6. StorageClass 的应用场景

1. 自动化存储管理：减少手动创建 PV 的复杂性，适用于云环境。

2. 多种存储策略：支持不同的存储性能需求，如 SSD、高吞吐磁盘等。

3. 多可用区支持：结合 WaitForFirstConsumer 模式，提高存储调度灵活性。

4. 动态扩展存储：支持 PVC 扩容，提高存储弹性。

7. 总结

• StorageClass 允许 Kubernetes 动态创建 PV，简化存储管理。

• 适用于云存储、分布式存储和本地存储等多种场景。

• 通过 reclaimPolicy、volumeBindingMode 和 allowVolumeExpansion 提供灵活的存储策略。

• 在 CI/CD、数据库存储、日志存储等场景下广泛应用。

二、在 Kubernetes 中使用 NFS 作为存储类（StorageClass）

1. 部署 NFS 服务器与客户端

在 Kubernetes 集群的某个节点上安装 NFS 服务器。（但是在每个节点都要安装NFS客户端）

安装 NFS 服务器（以 Ubuntu 为例）

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

安装 NFS 客户端

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

2. 创建 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: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs-provisioner
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-provisioner
    spec:
      containers:
      - name: nfs-provisioner
        image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
        volumeMounts:
        - mountPath: /persistentvolumes
          name: nfs-volume
        env:
        - name: NFS_SERVER
          value: "<NFS服务器IP>"
        - name: NFS_PATH
          value: "/mnt/nfs-share"
      volumes:
      - name: nfs-volume
        nfs:
          server: "<NFS服务器IP>"
          path: "/mnt/nfs-share"

4. 创建 PersistentVolumeClaim (PVC)

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

5. 在 Pod 中挂载 PVC

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

6. 验证 NFS 挂载是否成功

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 内 /usr/share/nginx/html 目录将会挂载到 NFS 服务器的 /mnt/nfs-share，多个 Pod 可以共享此存储。