3. K8s 存储组件全景：CSI 驱动、PV/PVC/StorageClass、Attach/Detach、Mount/Unmount 流程

Kubernetes 存储体系是集群有状态工作负载的基石。理解 CSI 驱动、PV/PVC/StorageClass 抽象层以及 Attach/Detach、Mount/Unmount 的完整生命周期，是构建存储 SLO 与错误预算面板的前提。本章从组件拓扑与核心流程两个维度展开全景分析。

3.1 存储组件拓扑与职责划分

K8s 存储体系由控制面组件、节点代理、外部存储插件三层构成。下表列出核心组件及其职责：

3.2 PV / PVC / StorageClass 抽象关系

StorageClass 定义了动态制备的模板（provisioner、参数、回收策略）；PVC 是用户对存储的请求；PV 是集群中的存储资源。三者通过以下规则绑定：

• 动态制备： PVC 引用 StorageClass → external-provisioner 调用 CSI CreateVolume → 创建 PV 并绑定。
• 静态绑定： 管理员预先创建 PV，PVC 通过 label selector 或容量匹配绑定。
• 回收策略： Delete（删除 PV 与后端卷）、Retain（保留卷需手动清理）、Recycle（已弃用）。

# 典型 StorageClass 定义（CSI 驱动示例）
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd
provisioner: ebs.csi.aws.com
parameters:
  type: gp3
  iops: "3000"
  throughput: "125"
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true

3.3 Attach / Detach 流程详解

Attach 是将存储卷挂载到节点使其成为块设备的过程，Detach 是反向操作。流程涉及控制面与节点侧协作：

1. kubelet 触发： Pod 调度到节点后，kubelet 的 VolumeManager 检查卷是否已 Attach。
2. VolumeAttachment 对象创建： kubelet 或 AttachDetachController 创建 VolumeAttachment CRD 对象，标记节点与卷关系。
3. external-attacher 响应： 监听 VolumeAttachment，调用 CSI 驱动的 ControllerPublishVolume RPC。
4. CSI 驱动执行： 调用存储后端 API 将卷挂载到节点（如 EC2 AttachVolume）。
5. 状态确认： external-attacher 更新 VolumeAttachment 状态为 Attached。

Detach 流程逆向执行：Pod 终止 → VolumeAttachment 标记删除 → external-attacher 调用 ControllerUnpublishVolume → 后端解挂。

3.4 Mount / Unmount 流程详解

Mount 阶段将块设备格式化为文件系统并挂载到 Pod 可访问的路径。分为两个子阶段：

Unmount 逆向执行：NodeUnpublishVolume（解除 bind mount）→ NodeUnstageVolume（卸载全局挂载）。

# kubelet 日志中 Mount 阶段的关键事件
I0115 10:23:45.123456   12345 operation_generator.go:123] MountVolume.SetUp succeeded for volume "pvc-abc123" (pod "nginx-0")
I0115 10:23:45.234567   12345 csi_mounter.go:456] "CSINodePublishVolume" called for volume "pvc-abc123"
I0115 10:23:45.345678   12345 csi_client.go:789] "GRPC call: NodePublishVolume" driver="ebs.csi.aws.com"

3.5 存储组件全景拓扑图

下图展示控制面、节点、CSI 驱动与存储后端之间的交互关系：

3.6 Attach / Detach 与 Mount / Unmount 流程时序

下图展示从 Pod 创建到卷就绪的完整时序，突出 Attach 与 Mount 两个阶段的衔接：

3.7 关键 SLO 指标与错误预算关联

基于上述流程，定义以下存储 SLO 指标：