2、Kubernetes存储组件基础：CSI、PV、PVC、StorageClass核心概念回顾

在深入Prometheus监控与租户配额校准之前，必须重新梳理Kubernetes存储体系的核心抽象层。这些组件构成了存储拓扑图的骨架，也是后续指标采集与配额计算的直接对象。本节将围绕CSI、PV、PVC、StorageClass四个关键概念，从定义、生命周期到交互关系进行结构化回顾。

2.1 存储抽象层次总览

Kubernetes存储体系采用分层解耦设计，将存储的供应、请求、使用和管理职责分离。下图展示了核心组件之间的协作关系：

2.2 核心概念详解

2.2.1 StorageClass（存储类）

StorageClass是集群管理员定义的存储“模板”，用于描述存储的类型、性能、回收策略以及对应的Provisioner（供应者）。它是动态供应的入口。

• Provisioner：指定使用哪个CSI驱动或内置插件来创建PV。例如 ebs.csi.aws.com、rbd.csi.ceph.com。
• Parameters：传递给Provisioner的特定参数，如磁盘类型、IOPS限制、复制因子等。
• ReclaimPolicy：当PVC被删除后，对应的PV如何处理。取值：Delete（自动删除底层存储）、Retain（保留数据，需手动清理）。
• AllowVolumeExpansion：是否允许在线扩容PVC。

2.2.2 PersistentVolume（PV）

PV是集群中的一块存储资源，由管理员手动创建（静态供应）或由StorageClass自动创建（动态供应）。PV独立于任何Pod存在，具有自己的生命周期。

• Capacity：存储容量，如 100Gi。
• Access Modes：访问模式，包括 ReadWriteOnce（单节点读写）、ReadOnlyMany（多节点只读）、ReadWriteMany（多节点读写）。
• Phase：PV的状态，包括 Available、Bound、Released、Failed。
• StorageClassName：关联的StorageClass名称。

2.2.3 PersistentVolumeClaim（PVC）

PVC是用户对存储的请求。Pod通过PVC来使用存储资源，PVC会绑定到满足条件的PV上。

• Resources.Requests.Storage：请求的存储大小。
• Selector：标签选择器，用于匹配特定PV。
• StorageClassName：指定使用哪个StorageClass进行动态供应。
• VolumeName：绑定成功后，指向具体PV的名称。

2.2.4 CSI（Container Storage Interface）

CSI是Kubernetes与外部存储系统交互的标准接口。它允许存储厂商编写一个符合CSI规范的驱动，即可无缝接入Kubernetes，无需修改核心代码。

• CSI Driver：以DaemonSet或Sidecar形式运行在集群中，负责处理卷的创建、删除、挂载、卸载、快照等操作。
• CSI Node：在每个节点上运行的组件，负责本地卷的挂载操作。
• CSI Controller：负责控制面操作，如卷的创建和删除。
• Sidecar容器：如 csi-provisioner、csi-attacher、csi-resizer、csi-snapshotter，它们监听Kubernetes API并调用CSI驱动。

2.3 存储组件生命周期与交互流程

理解PV、PVC、StorageClass和CSI之间的交互时序，对于定位监控指标和校准配额至关重要。下图展示了从PVC创建到Pod使用存储的完整流程：

2.4 关键概念对比表

2.5 租户配额校准的存储视角

在Prometheus监控体系中，存储组件的指标是租户配额校准的原始数据来源。以下是几个关键的指标映射关系：

• PVC请求量：kube_persistentvolumeclaim_resource_requests_storage_bytes → 租户已分配存储。
• PV实际容量：kube_persistentvolume_capacity_bytes → 集群实际消耗的存储资源。
• 卷使用量：kubelet_volume_stats_used_bytes → 租户实际使用的存储空间。
• StorageClass配额：通过自定义标签或Annotation暴露，例如 quota.max_gib。