StorageClass自动化存储

如果你了解PV和PVC的基本用法——管理员手动创建PV，开发人员通过PVC申请使用，就可以继续往下看了。在实际生产环境中，尤其是大型集群里，手动管理PV就像用筷子吃米饭，一粒一粒夹，效率太低了！而通过StorageClass，可以告别手动创建PV！一键实现动态存储供给，让存储管理像喝水一样简单。

一、核心概念：StorageClass是什么？

StorageClass是Kubernetes中用于自动化存储资源供给的API对象，主要解决传统存储管理的两个痛点：

无需手动创建PV（PersistentVolume），PVC（PersistentVolumeClaim）申请后会自动触发PV创建。
可按业务需求定义不同存储类型（如SSD、HDD、高性能云盘），实现存储资源的分类管理。

其核心逻辑是：PVC指定StorageClass → SC关联存储插件（Provisioner）→ 插件自动创建PV并绑定PVC。

二、前置条件：操作前需准备什么？

在开始前，确保你的环境满足以下条件，避免操作受阻：

已部署Kubernetes集群（1.14+版本，支持CSI插件）。
已安装对应存储的CSI插件（如阿里云CSI、AWS EBS CSI、本地存储CSI等），这是SC实现自动 provision 的核心依赖。
拥有集群管理员权限（需创建SC、PVC、Pod等资源）。
本地已配置kubectl命令行工具，且能正常连接集群。

三、实操步骤：从创建到验证全流程

步骤1：创建StorageClass（核心配置）

首先编写SC的YAML文件（以阿里云云盘为例，其他存储仅需修改provisioner和参数），文件名建议为storageclass-aliyun-disk.yaml。

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: aliyun-disk-ssd  # SC的名称，后续PVC需通过此名称关联
provisioner: diskplugin.csi.alibabacloud.com  # 存储插件的Provisioner名称（需与已安装的CSI匹配）
parameters:
  type: cloud_ssd  # 存储类型，阿里云SSD云盘（不同存储参数不同，如AWS用"type: gp2"）
reclaimPolicy: Delete  # PV回收策略：Delete（PVC删除时自动删PV）/ Retain（保留PV）
allowVolumeExpansion: true  # 是否允许PVC动态扩容（关键参数，需开启）

关键参数说明：
provisioner：必须与已安装的CSI插件名称一致（如本地存储用k8s.io/minikube-hostpath）。
reclaimPolicy：生产环境建议用Retain，避免误删PVC导致数据丢失。
allowVolumeExpansion：开启后可后续扩展PVC容量，无需重建存储。

创建SC并验证：

# 创建SC
kubectl apply -f storageclass-aliyun-disk.yaml

# 查看SC状态（STATUS为Available表示可用）
kubectl get sc

步骤2：创建PVC关联StorageClass

编写PVC的YAML文件（pvc-demo.yaml），通过storageClassName字段绑定上一步创建的SC。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-demo  # PVC名称，后续Pod挂载时使用
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # 访问模式：单节点读写（常用，其他模式为ReadOnlyMany、ReadWriteMany）
  storageClassName: aliyun-disk-ssd  # 关联的SC名称（必须与SC的metadata.name一致）
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi  # 申请的存储容量

创建PVC并验证自动创建PV：

# 创建PVC
kubectl apply -f pvc-demo.yaml

# 查看PVC状态（STATUS为Bound表示已绑定PV）
kubectl get pvc

# 查看自动创建的PV（会发现PV名称自动生成，且STATUS为Bound）
kubectl get pv

步骤3：创建Pod使用存储

编写Pod的YAML文件（pod-demo.yaml），通过volumeMounts和volumes挂载PVC。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest  # 用Nginx镜像示例
    volumeMounts:
    - name: data-volume  # 卷名称，需与下方volumes.name一致
      mountPath: /usr/share/nginx/html  # Pod内的挂载路径
  volumes:
  - name: data-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-demo  # 关联的PVC名称（必须与PVC的metadata.name一致）

创建Pod并验证挂载：

# 创建Pod
kubectl apply -f pod-demo.yaml

# 查看Pod状态（STATUS为Running表示正常）
kubectl get pod

# 进入Pod验证挂载（查看挂载路径是否存在）
kubectl exec -it pod-demo -- ls /usr/share/nginx/html

步骤4：验证自动化效果

完成以上步骤后，可通过两个操作验证SC的自动化能力：

删除PVC测试回收策略：若SC的reclaimPolicy为Delete，删除PVC后，自动创建的PV也会被删除；若为Retain，PV会保留（需手动删除）。

kubectl delete pvc pvc-demo
kubectl get pv  # 观察PV状态变化

PVC动态扩容：修改PVC的storage字段（如从20Gi改为30Gi），应用后查看容量是否更新。

# 编辑PVC，修改resources.requests.storage为30Gi
kubectl edit pvc pvc-demo

# 查看扩容结果（CAPACITY字段会从20Gi变为30Gi）
kubectl get pvc

四、进阶配置：满足复杂业务需求

1. 定义多类型StorageClass

针对不同业务场景（如数据库用SSD、日志存储用HDD），可创建多个SC：

SSD类型SC：aliyun-disk-ssd（对应type: cloud_ssd）。
HDD类型SC：aliyun-disk-hdd（对应type: cloud_efficiency）。
使用时，PVC通过storageClassName选择对应的存储类型即可。

2. 设置SC为默认存储类

若希望PVC不指定storageClassName时，自动使用某个SC，可添加storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"注解：

metadata:
  name: aliyun-disk-ssd
  annotations:
    storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"

五、常见问题排查

PVC一直处于Pending状态：
检查SC的provisioner是否与CSI插件匹配（kubectl get csidrivers查看已安装的CSI）。
检查存储资源是否充足（如云盘是否有配额限制）。
PVC扩容失败：
确认SC的allowVolumeExpansion已设为true。
确认存储后端支持扩容（如部分本地存储不支持）。

StorageClass实战

以下是专为本地存储设计的完整YAML模板集合，基于local-path-provisioner插件实现（最常用的本地存储自动供给方案），包含StorageClass、PVC和Pod的配置，可直接用于单节点或多节点集群的本地存储场景。

前置条件

需先安装local-path-provisioner插件（若未安装，可参考文末的快速安装命令）。

1. StorageClass 配置（本地存储类）

local-storageclass.yaml：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-path  # 存储类名称，后续PVC需引用此名称
provisioner: rancher.io/local-path  # local-path-provisioner的固定provisioner名称
parameters:
  # 存储路径格式：默认在节点的/var/lib/rancher/k3s/storage/下创建以"命名空间-PVC名称"为名的目录
  pathPattern: "${.PVC.namespace}/${.PVC.name}"
  storageType: directory  # 存储类型为目录（可选：directory/file）
reclaimPolicy: Delete  # PVC删除时自动清理存储（测试环境推荐），生产环境可改为Retain
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer  # 关键参数：等待第一个使用该PVC的Pod调度后再创建PV，确保与Pod在同一节点
allowVolumeExpansion: false  # 本地存储通常不支持动态扩容（根据实际需求调整）

核心参数说明：

volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer：必须设置，避免PV创建在与Pod不同的节点导致挂载失败。
pathPattern：定义本地存储在节点上的实际路径，默认路径可通过修改provisioner配置调整。

2. PVC 配置（关联本地存储类）

local-pvc.yaml：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: local-pvc-demo  # PVC名称，Pod将引用此名称
  namespace: default  # 可根据实际命名空间调整
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # 本地存储仅支持单节点读写（RWO），不支持多节点共享
  storageClassName: local-path  # 关联上面创建的本地存储类
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi  # 申请10GB本地存储（根据需求调整）

3. Pod 配置（使用本地存储）

local-pod.yaml：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: local-storage-demo-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: demo-container
    image: busybox:latest  # 轻量镜像，方便测试
    command: ["sleep", "3600"]  # 保持容器运行
    volumeMounts:
    - name: local-storage-vol  # 卷名称，需与下方volumes.name一致
      mountPath: /data  # 容器内的挂载路径（数据将存储于此）
  volumes:
  - name: local-storage-vol
    persistentVolumeClaim:
      claimName: local-pvc-demo  # 关联上面创建的PVC名称

部署与验证步骤

安装local-path-provisioner（若未安装）：

# 适用于K8s集群的安装命令（来自官方仓库）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/rancher/local-path-provisioner/v0.0.24/deploy/local-path-storage.yaml

部署存储类、PVC和Pod：

kubectl apply -f local-storageclass.yaml
kubectl apply -f local-pvc.yaml
kubectl apply -f local-pod.yaml

验证部署结果：

# 查看StorageClass
kubectl get sc local-path

# 查看PVC状态（STATUS为Bound表示成功）
kubectl get pvc local-pvc-demo

# 查看Pod状态（STATUS为Running表示正常）
kubectl get pod local-storage-demo-pod

# 验证存储挂载（进入Pod查看/data目录）
kubectl exec -it local-storage-demo-pod -- ls /data

扩展说明

存储路径查看：在Pod所在节点上，可通过/var/lib/rancher/k3s/storage/default-local-pvc-demo路径找到实际存储的数据（路径格式与pathPattern对应）。
多节点场景：若集群有多个节点，PV会自动创建在Pod调度的节点上，无需手动指定节点。
数据持久化：若reclaimPolicy设为Retain，删除PVC后数据会保留在节点路径中，可手动恢复。

这套模板适用于开发测试、单机部署或对存储性能要求高但无需跨节点共享的场景，如本地数据库、日志存储等。

Z笔记

左老师的课堂笔记

StorageClass