K8s卷机制：数据持久化与共享

在 Kubernetes（K8s）中，卷（Volume） 是用于解决容器内数据持久化、容器间数据共享以及与外部存储交互的核心机制。它本质上是一个可供 Pod 中容器访问的存储目录，生命周期独立于容器（容器重启或销毁后，卷中的数据可保留）。

一、卷的核心作用

1. 数据持久化：容器本身是临时的（销毁后数据丢失），卷可将数据存储在容器外部（如本地磁盘、网络存储），确保数据不随容器消失。
2. 容器间共享：同一 Pod 内的多个容器可通过挂载同一个卷实现数据共享（如前端容器生成的文件供后端容器处理）。
3. 对接外部存储：卷支持多种存储类型（本地磁盘、NFS、云存储等），让 Pod 能便捷使用集群外的存储资源。

二、卷的类型与常见实例

K8s 支持多种卷类型，适用于不同场景，以下是常用类型及实例：

1. 临时卷（Ephemeral Volumes）

• 特点：生命周期与 Pod 一致（Pod 销毁后卷也删除），但数据不依赖单个容器，适合临时缓存、日志等。

• 常见类型：

  • emptyDir：Pod 创建时自动生成的空目录，所有容器可读写，Pod 销毁后数据删除。

  实例：同一 Pod 内的两个容器共享数据

  yaml

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    name: shared-pod
  spec:
    containers:
    - name: container-1
      image: busybox
      command: ["sh", "-c", "echo 'hello from container1' > /shared/data.txt; sleep 3600"]
      volumeMounts:  # 挂载卷到容器内目录
      - name: shared-volume
        mountPath: /shared
    - name: container-2
      image: busybox
      command: ["sh", "-c", "cat /shared/data.txt; sleep 3600"]
      volumeMounts:  # 挂载同一个卷
      - name: shared-volume
        mountPath: /shared
    volumes:  # 定义卷
    - name: shared-volume
      emptyDir: {}  # 使用 emptyDir 类型
  

2. 持久卷（Persistent Volumes）

• 特点：生命周期独立于 Pod（集群级资源），数据长期保留，需配合 PVC（PersistentVolumeClaim） 使用（详见前文 PV/PVC 概念）。
• 实例：通过 PVC 挂载持久卷

  yaml

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    name: pvc-pod
  spec:
    containers:
    - name: app
      image: nginx
      volumeMounts:
      - name: pv-storage
        mountPath: /usr/share/nginx/html
    volumes:
    - name: pv-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-pvc  # 关联已创建的 PVC
  

3. 本地卷（Local Volumes）

• 特点：使用节点（Node）本地磁盘作为存储，性能高但数据仅存于单个节点（节点故障可能丢失数据），适合对性能要求高的场景（如数据库临时缓存）。
• 实例：挂载节点的 /data/local 目录

  yaml

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    name: local-volume-pod
  spec:
    containers:
    - name: app
      image: busybox
      command: ["sleep", "3600"]
      volumeMounts:
      - name: local-storage
        mountPath: /mnt/local
    volumes:
    - name: local-storage
      hostPath:
        path: /data/local  # 节点上的实际目录
        type: DirectoryOrCreate  # 若目录不存在则创建
  

4. 网络卷（Network Volumes）

• 特点：数据存储在网络中的远程服务器，可跨节点访问，适合多 Pod 共享数据（如 NFS、Ceph、云存储等）。
• 实例：挂载 NFS 网络存储

  yaml

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    name: nfs-pod
  spec:
    containers:
    - name: app
      image: busybox
      command: ["sleep", "3600"]
      volumeMounts:
      - name: nfs-storage
        mountPath: /mnt/nfs
    volumes:
    - name: nfs-storage
      nfs:
        server: 172.25.254.254  # NFS 服务器 IP
        path: /nfs/shared  # NFS 共享目录
  

三、卷的使用流程

1. 定义卷：在 Pod 的 volumes 字段中声明卷的名称和类型（如 emptyDir、hostPath、persistentVolumeClaim 等）。
2. 挂载卷：在容器的 volumeMounts 字段中，将卷挂载到容器内的指定路径（mountPath）。
3. 使用数据：容器通过挂载路径读写卷中的数据，实现数据共享或持久化。

四、核心总结

• 本质：卷是 Pod 内的存储目录，生命周期独立于容器，解决数据持久化和共享问题。
• 类型：根据场景选择（临时存储用 emptyDir，持久化用 PV/PVC，本地高性能用 hostPath，跨节点共享用 NFS 等网络卷）。
• 关键：卷是 Pod 级资源，同一 Pod 内的容器可共享卷；跨 Pod 共享需依赖网络存储或 PV/PVC。

通过卷，K8s 实现了容器与存储的解耦，让应用数据管理更灵活、可靠。