📚 课程目录第1章存储基础

1. 存储基础：K8s存储体系架构概述、PV/PVC/StorageClass核心概念、CSI驱动原理

1.1 K8s存储体系架构概述

Kubernetes 存储体系采用 声明式资源模型 与 插件化驱动架构，将存储的消费与供给彻底解耦。Pod 不再直接绑定存储设备，而是通过一组抽象层完成动态匹配与挂载。

  核心设计原则：
  声明式：用户描述“需要什么存储”，而非“如何配置存储”。
解耦：应用开发者不感知后端存储类型（NFS、Ceph、云盘等）。
可移植：同一套 YAML 可在不同集群、不同云环境间迁移。

K8s 存储体系自底向上分为四层：

层级	组件	职责
4 - 消费层	Pod / VolumeMount	声明挂载路径，使用存储
3 - 绑定层	PersistentVolumeClaim (PVC)	按大小、访问模式、存储类请求存储
2 - 资源层	PersistentVolume (PV)	代表实际存储后端的一段预分配空间
1 - 供给层	StorageClass / CSI Driver	定义存储模板，驱动后端创建/删除卷

1.2 PV / PVC / StorageClass 核心概念

1.2.1 PersistentVolume (PV)

PV 是集群管理员预先制备或由 StorageClass 动态创建的存储资源，独立于任何 Pod 存在。PV 具有独立生命周期，即使 Pod 被删除，PV 仍可保留数据。

关键字段：

capacity.storage：卷大小（如 100Gi）。
accessModes：ReadWriteOnce (RWO)、ReadOnlyMany (ROX)、ReadWriteMany (RWX)。
persistentVolumeReclaimPolicy：Retain / Delete / Recycle。
storageClassName：关联的 StorageClass 名称。

1.2.2 PersistentVolumeClaim (PVC)

PVC 是用户对存储的请求，描述所需的大小、访问模式和存储类。K8s 控制平面负责将 PVC 与满足条件的 PV 进行 绑定（Bind），绑定是一对一的独占关系。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: fast-ssd-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi
  storageClassName: fast-ssd

1.2.3 StorageClass

StorageClass 定义了存储的“模板”，包括后端驱动（provisioner）、卷参数（如 IOPS、磁盘类型）和回收策略。启用动态供给后，PVC 通过 storageClassName 引用 StorageClass，系统自动创建对应的 PV。

概念	角色	创建者	生命周期
PV	存储资源	管理员 / 动态供给	独立于 Pod
PVC	存储请求	用户	跟随 Pod 或手动删除
StorageClass	存储模板	管理员	集群级持久对象

1.3 CSI 驱动原理

Container Storage Interface (CSI) 是 K8s 与存储后端之间的标准插件接口。CSI 将存储驱动从 K8s 核心代码中剥离，使任何存储厂商只需实现 CSI 规范即可无缝接入 K8s。

1.3.1 CSI 架构组件

组件	部署方式	职责
Controller Plugin	Deployment / StatefulSet	处理 CreateVolume、DeleteVolume、Attach、Detach 等控制面操作
Node Plugin	DaemonSet	处理 NodePublishVolume、NodeUnpublishVolume 等节点级挂载操作
CSI Sidecar 容器	与 Plugin 同 Pod	将 K8s 原生 API 调用转换为 CSI gRPC 调用（如 external-provisioner、external-attacher）

1.3.2 CSI 工作流程（动态供给）

PVC 创建：用户提交 PVC，指定 storageClassName。
Provisioner 监听：CSI external-provisioner sidecar 监听到 PVC 事件，调用 CSI Controller 的 CreateVolume gRPC 接口。
后端创建卷：CSI Controller 与存储后端交互（如创建云硬盘、Ceph RBD 映像），返回卷 ID 和属性。
PV 自动生成：external-provisioner 根据返回信息自动创建 PV 对象，并与 PVC 绑定。
Pod 调度与挂载：Pod 调度到节点后，CSI Node Plugin 执行 NodePublishVolume，将卷挂载到 Pod 文件系统。

性能调优关注点：

CSI Controller 的 CreateVolume 延迟直接影响 Pod 启动时间。
Node Plugin 的 挂载参数（如 mountOptions、fsType）对 IO 路径性能有决定性影响。
CSI 驱动版本与 K8s 版本的兼容性测试不可跳过。

1.3.3 常见 CSI 驱动对比

驱动	后端类型	典型场景	性能特征
csi-hostpath	本地磁盘	开发测试	低延迟，无冗余
csi-rbd (Ceph)	分布式块存储	生产高可用	高吞吐，网络依赖
csi-nfs	网络文件系统	共享存储	读写性能受网络和协议限制
csi-aws-ebs	云块存储	AWS 生产	IOPS 与卷类型强相关