PV、PVC和StorageClass
上一章节介绍的HostPath是一种持久化存储，但是HostPath与节点为强绑定关系，当其所在节点发生故障并导致Pod被调度至其他节点时，由于数据仅保存在原节点本地，Pod可能无法挂载原有数据，存在数据丢失的风险。
在Kubernetes中，如果希望Pod在重新调度（例如节点故障或升级）后依然能够访问之前的数据，就必须使用具备持久化能力的网络存储。与本地存储不同，网络存储不依赖于某个具体节点，能够在Pod调度到其他节点后继续提供数据访问，从而保障状态的持续性。网络存储的类型多种多样，云服务提供商通常提供块存储、文件存储、对象存储三种以上的底层存储类型。为了屏蔽这些底层存储差异，Kubernetes提供了PV（PersistentVolume）和PVC（PersistentVolumeClaim） 的抽象机制。通过这套模型，开发者不需要关心存储系统的具体类型和实现细节，只需像申请CPU和内存一样，声明所需的存储容量和访问模式，Kubernetes会自动完成与底层存储的对接与挂载。这种设计实现了存储资源的“解耦”——使用者只负责提出需求，平台自动完成资源的匹配和调配，极大提升了部署的灵活性和可移植性。
- PV：PV描述的是持久化存储卷，主要定义的是一个持久化存储在宿主机上的目录，比如一个NFS的挂载目录。
- PVC：PVC描述的是Pod所希望使用的持久化存储的属性，比如，Volume存储的大小、可读写权限等等。
Kubernetes管理员设置好网络存储的类型，提供对应的PV描述符配置到Kubernetes，使用者需要存储的时候只需要创建PVC，然后在Pod中使用Volume关联PVC，即可让Pod使用到存储资源，它们之间的关系如下图所示。
CSI
Kubernetes提供了CSI接口（Container Storage Interface，容器存储接口），基于CSI这套接口，可以开发定制出CSI插件，从而支持特定的存储，达到解耦的目的。例如在Namespace：资源分组中看到的kube-system命名空间下everest-csi-controller和everest-csi-driver就是CCE开发存储控制器和驱动。有了这些驱动就可以使用EVS、SFS、OBS存储。
$ kubectl get po --namespace=kube-system NAME READY STATUS RESTARTS AGE everest-csi-controller-6d796fb9c5-v22df 2/2 Running 0 9m11s everest-csi-driver-snzrr 1/1 Running 0 12m everest-csi-driver-ttj28 1/1 Running 0 12m everest-csi-driver-wtrk6 1/1 Running 0 12m
PV
来看一下PV是如何描述持久化存储，例如在SFS中创建了一个文件存储，这个文件存储ID为68e4a4fd-d759-444b-8265-20dc66c8c502，挂载地址为sfs-nas01.cn-north-4b.myhuaweicloud.com:/share-96314776。如果想在CCE中使用这个文件存储，则需要先创建一个PV来描述这个存储，如下所示。
apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: pv-example spec: accessModes: - ReadWriteMany # 读写模式 capacity: storage: 10Gi # 定义PV的大小 csi: driver: nas.csi.everest.io # 声明使用的驱动 fsType: nfs # 存储类型 volumeAttributes: everest.io/share-export-location: sfs-nas01.cn-north-4b.myhuaweicloud.com:/share-96314776 # 挂载地址 volumeHandle: 68e4a4fd-d759-444b-8265-20dc66c8c502 # 存储ID
这里csi下面的内容就是CCE中特定的字段，在其他地方无法使用。
下面创建这个PV并查看。
$ kubectl create -f pv.yaml persistentvolume/pv-example created $ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pv-example 10Gi RWX Retain Available 4s
RECLAIM POLICY是指PV的回收策略，Retain表示PVC被释放后PV继续保留。STATUS值为Available，表示PV处于可用的状态。
PVC
PVC可以绑定一个PV，示例如下。
apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc-example spec: accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 10Gi # 声明存储的大小 volumeName: pv-example # PV的名称
创建PVC并查看。
$ kubectl create -f pvc.yaml persistentvolumeclaim/pvc-example created $ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE pvc-example Bound pv-example 10Gi RWX 9s
这里可以看到状态是Bound，VOLUME是pv-example，表示PVC已经绑定了PV。
再来看下PV。
$ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pv-example 10Gi RWX Retain Bound default/pvc-example 50s
可以看到状态也变成了Bound，CLAIM是default/pvc-example，表示这个PV绑定了default命名空间下的pvc-example这个PVC。
这里一个比较有意思的地方是CLAIM是default/pvc-example，为什么要显示default呢，这是因为PV是集群级别的资源，并不属于某个命名空间，而PVC是命名空间级别的资源，PV可以与任何命名空间的PVC资源绑定。
StorageClass
上节说的PV和PVC方法虽然能实现屏蔽底层存储，但是PV创建比较复杂（可以看到PV中csi字段的配置很麻烦），通常都是由集群管理员管理，这非常不方便。
Kubernetes解决这个问题的方法是提供动态配置PV的方法，可以自动创PV。管理员可以部署PV配置器（provisioner），然后定义对应的StorageClass，这样开发者在创建PVC的时候就可以选择需要创建存储的类型，PVC会把StorageClass传递给PV provisioner，由provisioner自动创建PV。如CCE就提供csi-disk、csi-nas、csi-obs等StorageClass，在声明PVC时加上StorageClassName，就可以自动创建PV，并自动创建底层的存储资源。
执行如下命令即可查询CCE提供的默认StorageClass。您可以使用CCE提供的CSI插件自定义创建StorageClass，但从功能角度与CCE提供的默认StorageClass并无区别，这里不做过多描述。
# kubectl get sc NAME PROVISIONER AGE csi-disk everest-csi-provisioner 17d # 云硬盘 StorageClass csi-disk-topology everest-csi-provisioner 17d # 延迟绑定的云硬盘 StorageClass csi-nas everest-csi-provisioner 17d # 文件存储 StorageClass csi-obs everest-csi-provisioner 17d # 对象存储 StorageClass csi-sfsturbo everest-csi-provisioner 17d # 极速文件存储 StorageClass
使用StorageClass创建PVC。
apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: pvc-sfs-auto-example spec: accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 10Gi storageClassName: csi-nas # StorageClass
当前不支持使用csi-sfsturbo类型StorageClass直接创建PVC。如需使用SFS Turbo类型的存储，请提前创建SFS Turbo实例并通过静态存储卷的方式创建PV和PVC，详情请参见通过静态存储卷使用已有极速文件存储。
创建PVC并查看PVC和PV。
$ kubectl create -f pvc2.yaml persistentvolumeclaim/pvc-sfs-auto-example created $ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE pvc-sfs-auto-example Bound pvc-1f1c1812-f85f-41a6-a3b4-785d21063ff3 10Gi RWX csi-nas 29s $ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pvc-1f1c1812-f85f-41a6-a3b4-785d21063ff3 10Gi RWO Delete Bound default/pvc-sfs-auto-example csi-nas 20s
这可以看到使用StorageClass后，不仅创建了PVC，而且创建了PV，并且将二者绑定了。
定义了StorageClass后，就可以减少创建并维护PV的工作，PV变成了自动创建，作为使用者，只需要在声明PVC时指定StorageClassName即可，这就大大减少工作量。
再次说明，StorageClassName的类型在不同厂商的产品上各不相同，这里只是使用了文件存储作为示例。
在Pod中使用PVC
有了PVC后，在Pod中使用持久化存储就非常方便了，在Pod Template中的Volume直接关联PVC的名称，然后挂载到容器之中即可，如下所示。甚至在StatefulSet中还可以直接声明PVC，详情请参见有状态负载（StatefulSet）。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- image: nginx:alpine
name: container-0
volumeMounts:
- mountPath: /tmp # 挂载路径
name: pvc-sfs-example
restartPolicy: Always
volumes:
- name: pvc-sfs-example
persistentVolumeClaim:
claimName: pvc-example # PVC的名称
