建立: 2026年1月26日 14:01:45 更新: 2026年1月28日 15:34:05 作者: Charles

LAB 16 Persistent Volume（PV）與 Persistent Volume Claim（PVC）¶

學習目標¶

完成本章節後，你將能夠：

理解 PV 與 PVC 的概念與關係
使用 hostPath 建立本地儲存的 PV
建立 PVC 並綁定 PV
在 Pod 中掛載 PVC
設定 NFS Server 提供網路儲存
使用 NFS 類型的 PV 實現跨節點共享儲存

前置知識¶

開始之前，請確保你已經：

完成 LAB 15 Service
熟悉 Pod、Deployment 基本概念
準備好 Kubernetes 叢集環境（k8s-master1、k8s-node1、k8s-node2）

核心概念說明¶

為什麼需要 PV/PVC？¶

Pod 的儲存是**臨時性的**，當 Pod 被刪除或重新調度時，容器內的資料也會消失。PV/PVC 提供了**持久化儲存**的解決方案。

graph TB
    subgraph "沒有 PV/PVC"
        Pod1[Pod] --> Data1[容器內資料]
        Data1 -.->|Pod 刪除| Lost[資料遺失]
    end

    subgraph "使用 PV/PVC"
        Pod2[Pod] --> PVC[PVC]
        PVC --> PV[PV]
        PV --> Storage[(儲存空間)]
        Pod2 -.->|Pod 刪除| Storage
    end

PV 與 PVC 的關係¶

概念	說明	誰管理
PV（Persistent Volume）	叢集中的儲存資源，類似 Node	管理員
PVC（Persistent Volume Claim）	使用者對儲存的請求，類似 Pod	開發者

graph LR
    Admin[管理員] -->|建立| PV[PV<br/>10Gi Storage]
    Dev[開發者] -->|建立| PVC[PVC<br/>請求 3Gi]
    PVC -->|自動綁定| PV
    Pod[Pod] -->|掛載| PVC

PV 的生命週期¶

stateDiagram-v2
    [*] --> Available: 建立 PV
    Available --> Bound: PVC 綁定
    Bound --> Released: PVC 刪除
    Released --> Available: 回收
    Released --> [*]: 刪除

狀態	說明
Available	可用，尚未被 PVC 綁定
Bound	已綁定，被某個 PVC 使用中
Released	PVC 已刪除，但資源尚未回收
Failed	自動回收失敗

儲存類型比較¶

類型	說明	優點	缺點
hostPath	節點本地路徑	簡單、快速	Pod 只能在特定節點運行
NFS	網路檔案系統	跨節點共享	需要 NFS Server
CSI	容器儲存介面	支援各種雲端儲存	設定較複雜

Lab 實作練習：hostPath 本地儲存¶

架構說明¶

使用 hostPath 時，Pod 會使用節點上的本地目錄作為儲存空間。

graph TB
    subgraph node1["k8s-node1"]
        Pod1["pv1-pod-local"]
        Path1["/mnt/data"]
        Pod1 --> Path1
    end

    subgraph node2["k8s-node2"]
        Path2["/mnt/data"]
    end

節點	目錄	檔案內容
k8s-node1	/mnt/data/index.html	node1...AAA
k8s-node2	/mnt/data/index.html	node2...BBB

hostPath 限制

使用 hostPath 時，Pod 只能運行在有該路徑的節點上。如果 Pod 被調度到其他節點，可能會找不到資料或看到不同的資料。

步驟 1：在 Worker Node 準備本地目錄¶

在 k8s-node1 上執行：

在 node1 建立目錄和測試檔案

mkdir -p /mnt/data
echo "node1...AAA" > /mnt/data/index.html
cat /mnt/data/index.html

預期結果：

node1...AAA

在 k8s-node2 上執行：

在 node2 建立目錄和測試檔案

mkdir -p /mnt/data
echo "node2...BBB" > /mnt/data/index.html
cat /mnt/data/index.html

預期結果：

node2...BBB

步驟 2：建立 PV（Persistent Volume）¶

回到 k8s-master1，下載並查看 PV YAML：

下載 PV YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pv1-local.yaml

PV YAML 內容：

pv1-local.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv1-local
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi            # 儲存容量
  accessModes:
    - ReadWriteOnce          # 存取模式
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain  # 回收策略
  storageClassName: manual   # 儲存類別
  hostPath:
    path: "/mnt/data"        # 節點本地路徑

欄位	說明
capacity	儲存容量（10Gi = 10 GiB）
accessModes	RWO（單節點讀寫）、ROX（多節點唯讀）、RWX（多節點讀寫）
persistentVolumeReclaimPolicy	Retain（保留）、Delete（刪除）、Recycle（回收）
storageClassName	用於 PVC 配對的類別名稱
hostPath	節點本地路徑

套用 PV：

建立 PV

kubectl apply -f pv1-local.yaml

查看 PV 狀態：

查看 PV

kubectl get pv

預期結果：

NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   AGE
pv1-local   10Gi       RWO            Retain           Available           manual         3s

PV 狀態

狀態顯示 Available，表示 PV 可用，尚未被 PVC 綁定。

步驟 3：建立 PVC（Persistent Volume Claim）¶

下載 PVC YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pvc1-local.yaml

PVC YAML 內容：

pvc1-local.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc1-local
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce          # 必須與 PV 相容
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi           # 請求的容量
  storageClassName: manual   # 必須與 PV 相同

套用 PVC：

建立 PVC

kubectl apply -f pvc1-local.yaml

查看 PV 和 PVC 狀態：

查看 PV 狀態

kubectl get pv

預期結果：

NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                STORAGECLASS   AGE
pv1-local   10Gi       RWO            Retain           Bound    default/pvc1-local   manual         95s

查看 PVC 狀態

kubectl get pvc

預期結果：

NAME         STATUS   VOLUME      CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
pvc1-local   Bound    pv1-local   10Gi       RWO            manual         5s

綁定成功

PV 和 PVC 的狀態都變成 Bound，表示綁定成功。CLAIM 欄位顯示 default/pvc1-local，表示被哪個 Namespace 的 PVC 綁定。

步驟 4：建立使用 PVC 的 Pod¶

下載 Pod YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pv1-pod-local.yaml

Pod YAML 內容：

pv1-pod-local.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pv1-pod-local
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: docker1.training.lab:5000/nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - mountPath: "/usr/share/nginx/html"  # 容器內掛載路徑
      name: pv1-storage
  volumes:
  - name: pv1-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc1-local                # 使用的 PVC 名稱

套用 Pod：

建立 Pod

kubectl apply -f pv1-pod-local.yaml

查看 Pod 狀態：

查看 Pod

kubectl get pods -o wide

預期結果：

NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE
pv1-pod-local   1/1     Running   0          21s   10.128.1.17   k8s-node1.training.lab

測試存取：

測試存取

curl 10.128.1.17

預期結果：

node1...AAA

hostPath 的侷限

Pod 被調度到 node1，所以看到的是 node1 上的 /mnt/data/index.html 內容（node1...AAA）。如果 Pod 被調度到 node2，會看到不同的內容（node2...BBB）。

Lab 實作練習：NFS 網路儲存¶

架構說明¶

使用 NFS 時，所有節點都可以存取相同的共享儲存空間。

graph TB
    subgraph master["k8s-master1 NFS Server"]
        NFS["NFS 服務"]
        Data["/data"]
        NFS --> Data
    end

    subgraph node1["k8s-node1"]
        Pod1["pv2-pod-nfs"]
        Pod1 -.-> NFS
    end

    subgraph node2["k8s-node2"]
        Pod2["Pod"]
        Pod2 -.-> NFS
    end

步驟 1：安裝 NFS 工具¶

在所有節點（master1、node1、node2）安裝 nfs-utils：

安裝 nfs-utils

yum install nfs-utils -y

步驟 2：設定 NFS Server（k8s-master1）¶

在 k8s-master1 上執行：

建立共享目錄：

建立共享目錄

mkdir -p /data
echo "master...CCC" > /data/index.html

設定 NFS 匯出：

編輯 /etc/exports

vi /etc/exports

加入以下內容：

/etc/exports

/data *(rw,no_root_squash)

選項	說明
`*`	允許所有主機存取
`rw`	讀寫權限
`no_root_squash`	root 使用者保持 root 權限

啟動 NFS 服務：

啟動並啟用 NFS

systemctl start nfs-server.service
systemctl enable nfs-server.service
systemctl status nfs-server.service

預期結果：

● nfs-server.service - NFS server and services
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nfs-server.service; enabled)
     Active: active (exited)

步驟 3：測試 NFS 掛載（k8s-node1）¶

在 k8s-node1 上執行：

建立掛載點並掛載 NFS

mkdir -p /mnt/nfs
mount -t nfs k8s-master1:/data /mnt/nfs

驗證掛載：

驗證掛載

df -Th | grep nfs
cat /mnt/nfs/index.html

預期結果：

k8s-master1:/data   nfs4   70G  7.4G  63G  11% /mnt/nfs
master...CCC

卸載（測試完成後）：

卸載 NFS

umount /mnt/nfs

步驟 4：建立 NFS PV¶

回到 k8s-master1：

下載 NFS PV YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pv2-nfs.yaml

NFS PV YAML 內容：

pv2-nfs.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv2-nfs
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  nfs:
    server: k8s-master1              # NFS Server 主機名稱
    path: "/data"                    # NFS 共享路徑

套用 PV：

建立 NFS PV

kubectl apply -f pv2-nfs.yaml
kubectl get pv

預期結果：

NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                STORAGECLASS   AGE
pv1-local   10Gi       RWO            Retain           Bound       default/pvc1-local   manual         19m
pv2-nfs     10Gi       RWO            Retain           Available                        manual         3s

步驟 5：建立 NFS PVC¶

下載 NFS PVC YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pvc2-nfs.yaml

NFS PVC YAML 內容：

pvc2-nfs.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc2-nfs
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi
  storageClassName: manual

套用 PVC：

建立 NFS PVC

kubectl apply -f pvc2-nfs.yaml
kubectl get pv
kubectl get pvc

預期結果：

NAME        CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                STORAGECLASS   AGE
pv1-local   10Gi       RWO            Retain           Bound    default/pvc1-local   manual         20m
pv2-nfs     10Gi       RWO            Retain           Bound    default/pvc2-nfs     manual         91s

NAME         STATUS   VOLUME      CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
pvc1-local   Bound    pv1-local   10Gi       RWO            manual         19m
pvc2-nfs     Bound    pv2-nfs     10Gi       RWO            manual         5s

步驟 6：建立使用 NFS PVC 的 Pod¶

下載 NFS Pod YAML

wget http://10.0.1.248/k8s/yaml/pv2-pod-nfs.yaml

NFS Pod YAML 內容：

pv2-pod-nfs.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pv2-pod-nfs
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: docker1.training.lab:5000/nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - mountPath: "/usr/share/nginx/html"
      name: pv2-storage
  volumes:
  - name: pv2-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc2-nfs              # 使用 NFS PVC

套用 Pod：

建立 NFS Pod

kubectl apply -f pv2-pod-nfs.yaml
kubectl get pods -o wide

預期結果：

NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE
pv1-pod-local   1/1     Running   0          19m   10.128.1.17   k8s-node1.training.lab
pv2-pod-nfs     1/1     Running   0          18s   10.128.1.18   k8s-node1.training.lab

測試存取：

測試 NFS Pod

curl 10.128.1.18

預期結果：

master...CCC

NFS 共享儲存

無論 Pod 運行在哪個節點，都會看到相同的內容（master...CCC），因為資料來自共享的 NFS Server。

hostPath vs NFS 比較¶

特性	hostPath	NFS
資料位置	節點本地	網路共享
跨節點存取	❌ 不支援	✅ 支援
Pod 調度	限制在特定節點	可調度到任意節點
設定複雜度	簡單	需要設定 NFS Server
使用場景	測試、單節點	生產環境、多節點共享

常見問題¶

Q1：PVC 一直處於 Pending 狀態？

原因：找不到符合條件的 PV。

檢查項目：

storageClassName 是否相同
accessModes 是否相容
請求的 storage 是否超過 PV 容量

Q2：NFS 掛載失敗？

解決方案：

確認 NFS Server 有啟動：systemctl status nfs-server
確認所有節點都安裝了 nfs-utils
確認防火牆沒有阻擋 NFS 連線
使用 showmount -e k8s-master1 查看匯出的目錄

Q3：PV 刪除後如何重新使用？

解答：當 persistentVolumeReclaimPolicy 設為 Retain 時：

手動清除 PV 上的資料
刪除舊的 PV
重新建立 PV

小結¶

本章節重點回顧：

✅ PV/PVC 概念：PV 是儲存資源，PVC 是使用請求，兩者透過 storageClassName 配對
✅ hostPath：使用節點本地目錄，簡單但無法跨節點
✅ NFS：提供網路共享儲存，支援跨節點存取
✅ 綁定流程：建立 PV → 建立 PVC → 自動綁定 → Pod 掛載 PVC
✅ 存取模式：RWO（單節點讀寫）、ROX（多節點唯讀）、RWX（多節點讀寫）
✅ 回收策略：Retain（保留）、Delete（刪除）

LAB 16 Persistent Volume（PV）與 Persistent Volume Claim（PVC）¶

學習目標¶

前置知識¶

核心概念說明¶

為什麼需要 PV/PVC？¶

PV 與 PVC 的關係¶

PV 的生命週期¶

儲存類型比較¶

Lab 實作練習：hostPath 本地儲存¶

架構說明¶

步驟 1：在 Worker Node 準備本地目錄¶

步驟 2：建立 PV（Persistent Volume）¶

步驟 3：建立 PVC（Persistent Volume Claim）¶

步驟 4：建立使用 PVC 的 Pod¶

Lab 實作練習：NFS 網路儲存¶

架構說明¶

步驟 1：安裝 NFS 工具¶

步驟 2：設定 NFS Server（k8s-master1）¶

步驟 3：測試 NFS 掛載（k8s-node1）¶

步驟 4：建立 NFS PV¶

步驟 5：建立 NFS PVC¶

步驟 6：建立使用 NFS PVC 的 Pod¶

hostPath vs NFS 比較¶

常見問題¶

小結¶

延伸閱讀¶