初探Kubernetes动态卷存储(NFS)

二次信任 提交于 2019-11-30 12:21:57

  前言:K8S是一个成熟的容器业务集群管理方案,但是目前来讲,在存储方面显得过于复杂和繁琐,更不要说中间穿插着资源访问权限和认证的管理,尽管google在开源它之前有很多年的实战经验,但是从目前官方的发布文档来看,依然显得学习成本略高,我们来看看这个学习流程:

  1,最初,学习k8s发现它罗列了一系列存储方案,无非就是对一系列本地和云存储的广泛支持:

  看到这么多的存储卷类型的确很唬人,但是没有办法,在目前存储界没有达到统一(也不可能统一)之前,为了保持自己的强大的生态兼容性,K8S作出了无奈之举。

  2,好在我们不需要学习每一种存储类型,只要要针对需要的存储卷类型进行了解和学习,接着,为了让Pod和存储资源管理解耦,K8S又引入了PV和PVC的概念,于是集群管理员和研发人员各司其职,但是带来了额外的PV和PVC的创建,删除以及存储卷的绑定和回收以及读写控制等资源管理工作。

  3,当集群规模增长后,发现PV和PVC的管理开销惊人的时候,K8S又引入StorageClass的动态卷以及基于storageClass 的CSI的概念,这是目前K8S存储灵活分配的终极方案。

  4,就在我们还没有完全理解StorageClass和CSI的时候,我们在官网又看到相关的Clone和Snapshot已经出来了。

  说明一个问题,业务需求场景不断升级,业务需求量不断变大,解决方案也不断更新和变更,仅仅一个存储就前后涉及诸多概念,实在让人有点无所适从,弱水三千,取一瓢饮,今天这个实验是针对NFS的共享存储展开的。

  为什么围绕NFS展开实验呢?因为从企业来讲,NFS共享在企业私有云内部非常容易取得,并且成本较低,一台普通的四盘位的企业级NAS服务器出厂即携带稳定可靠的NFS服务,无需自己部署,和企业的文件共享服务器集成,无需另外的硬件和部署成本。

  首先,我们验证NAS服务器的NFS服务是否就位:

  1,启动NFS客户端:

  挂载前,请确保系统中已经安装了nfs-utils或nfs-common,安装方法如下:

  CentOS:

  yum install nfs-utils -y

  Ubuntu 或 Debian:

  apt-get install nfs-common

  创建挂载路径:

  mkdir /nfs

  确认远端NAS服务器上面存在的NFS服务和共享路径:

  挂载NFS共享路径:

  mount -t nfs NAS服务器的IP:/NAS-NFS

  我们可以进入挂载路径尝试创建文件夹,看是否挂载成功并且读写正常;

  容易出问题的是,挂载成功但是无法创建文件夹,提示文件系统只读,但是ls命令显示777,这是因为NAS服务器的NFS服务权限没有开放匿名访问的读写权限:

  以上全部成功后进一步测试NFS共享存储在PV,PVC中是否工作正常:

  2,创建测试的静态PV和PVC

  pv.yml

  apiVersion: v1

  kind: PersistentVolume

  metadata:

  name: mypv1

  spec:

  capacity:

  storage: 4Gi

  accessModes:

  - ReadWriteOnce

  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle

  nfs:

  path: /NAS-NFS

  server: [NAS服务器IP或域名]

  pvc.yml

  kind: PersistentVolumeClaim

  apiVersion: v1

  metadata:

  name: mypvc1

  spec:

  accessModes:

  - ReadWriteOnce

  resources:

  requests:

  storage: 100Mi

  开始创建资源对象(为了简化实验,所有资源对象都是默认的命名空间default展开):

  并且dashboard里面显示,绑定成功:

  以上实验充分证明nfs系统工作正常,删除以上测试的内容,进行下一步。

  注意:

  如果不删除PVC来解除资源的占用,是无法直接删除PV并释放资源,

  具体操作表现在三个方面:

  1,kubectl delete命令一直停留在执行状态不显示结果;

  2,Dashboard资源对象一直正常显示存在,无视删除操作;

  3,命令行强制退出删除命令,但是并不代表撤销删除操作,而是挂起,一直等待PVC手工清除,随即立即删除PV.

  想要动态生成PV,需要运行一个NFS-Provisioner服务,将已配置好的NFS系统相关参数录入,向用户提供创建PV的服务。

  官方推荐使用Deployment运行一个副本集来实现,当然也可以使用Daemonset等其他方式,这些都在官方文档中提供了。

  创建持久卷的服务访问角色,角色绑定,权限分配供Provisioner角色后台调用:

  编写serviceaccount.yaml文件如下:

  apiVersion: v1

  kind: ServiceAccount

  metadata:

  name: nfs-provisioner

  编写rbac.yaml文件如下:

  kind: ClusterRole

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1

  metadata:

  name: nfs-provisioner-runner

  rules:

  - apiGroups: [""]

  resources: ["persistentvolumes"]

  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]

  - apiGroups: [""]

  resources: ["persistentvolumeclaims"]

  verbs: ["get", "list", "watch", "update"]

  - apiGroups: ["storage.k8s.io"]

  resources: ["storageclasses"]

  verbs: ["get", "list", "watch"]

  - apiGroups: [""]

  resources: ["events"]

  verbs: ["create", "update", "patch"]

  ---

  kind: ClusterRoleBinding

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1

  metadata:

  name: run-nfs-provisioner

  subjects:

  - kind: ServiceAccount

  name: nfs-provisioner

  namespace: default

  roleRef:

  kind: ClusterRole

  name: nfs-provisioner-runner

  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

  ---

  kind: Role

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1

  metadata:

  name: leader-locking-nfs-provisioner

  rules:

  - apiGroups: [""]

  resources: ["endpoints"]

  verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch"]

  ---

  kind: RoleBinding

  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1

  metadata:

  name: leader-locking-nfs-provisioner

  subjects:

  - kind: ServiceAccount

  name: nfs-provisioner

  # replace with namespace where provisioner is deployed

  namespace: default

  roleRef:

  kind: Role

  name: leader-locking-nfs-provisioner

  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

  创建NFS服务的provisioner角色,部署结果是得到一个Pod来响应各种cliet提交的存储资源请求:

  编写deployment.yaml文件如下:

  kind: Deployment

  apiVersion: extensions/v1beta1

  metadata:

  name: nfs-provisioner

  spec:

  replicas: 1

  strategy:

  type: Recreate

  template:

  metadata:

  labels:

  app: nfs-provisioner

  spec:

  serviceAccount: nfs-provisioner

  containers:

  - name: nfs-provisioner

  image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/open-ali/nfs-client-provisioner

  #官方镜像:quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest 无法下载,使用上面阿里云镜像代替

  volumeMounts:

  - name: nfs-client-root

  mountPath: /persistentvolumes

  env:

  - name: PROVISIONER_NAME

  value: example.com/nfs

  - name: NFS_SERVER

  value: [NAS服务器的IP地址]

  - name: NFS_PATH

  value: /NAS-NFS #NFS系统的挂载路径

  volumes:

  - name: nfs-client-root

  nfs:

  server: [NAS服务器的IP地址]

  path: /NAS-NFS #NFS系统的挂载路径

  将以上文件通过kubectl命令创建完毕后,我们查看K8S部署结果:

  

图片.png

 

  我们得到一个副本集和这个副本集启动一个Pod,来充当nfs-client-provisioner角色,这个角色用来响应各种存储资源请求,但是并不能直接使用,需要用StorageClass去触发。

  创建存储类StorageClass

  编写并创建storageclass.yaml如下:

  kind: StorageClass

  apiVersion: storage.k8s.io/v1

  metadata:

  name: nfs

  provisioner: example.com/nfs

  

图片.png

 

  接下来要创建测试的claim,以检测StorageClass能否正常工作:

  编写并创建test-claim.yaml如下,注意storageClassName应确保与上面创建的StorageClass名称一致。

  kind: PersistentVolumeClaim

  apiVersion: v1

  metadata:

  name: test-claim1

  spec:

  accessModes:

  - ReadWriteMany

  resources:

  requests:

  storage: 1Mi

  storageClassName: nfs #这里和创建的SC名称保持一致

  创建后,用kubectl get pvc查看,观察新创建的PVC能够自动绑定PV。

  创建一个测试的Pod使用这个PVC,编写test-pod.yaml文件如下:

  kind: Pod

  apiVersion: v1

  metadata:

  name: test-pod

  spec:

  containers:

  - name: test-pod

  image: busybox

  command:

  - "/bin/sh"

  args:

  - "-c"

  - "touch /mnt/SUCCESS && exit 0 || exit 1"

  volumeMounts:

  - name: nfs-pvc

  mountPath: "/mnt"

  restartPolicy: "Never"

  volumes:

  - name: nfs-pvc

  persistentVolumeClaim:

  claimName: test-claim1

  查看Pod状态是否变为Completed。如果是,则应该能在NFS系统的共享路径中看到一个SUCCESS文件。

  这样,StorageClass动态创建PV的功能就成功实现了。

  普通的pod是在编排文件里面通过声明预先手工创建PVC去请求storageclass来自动获取动态卷,实际上这种自动由于PVC的存在也属于半自动,还是不够灵活,所以,官方推荐使用statefulset;

  编写statefulset.yaml文件如下:

  apiVersion: apps/v1beta1

  kind: StatefulSet

  metadata:

  name: web

  spec:

  serviceName: "nginx1"

  replicas: 2

  volumeClaimTemplates:

  - metadata:

  name: test

  annotations:

  volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "nfs" # nfs和前面定义的storageclass的名称保持一致

  spec:

  accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]

  resources:

  requests:

  storage: 1Gi

  template:

  metadata:

  labels:

  app: nginx1

  spec:  郑州男科医院排名:http://mobile.zztjxb.com/郑州看男科哪家好:http://mobile.zztjxb.com/郑州男科:http://mobile.zztjxb.com/

  serviceAccount: nfs-provisioner #和前面创建的资源访问角色保持一致

  containers:

  - name: nginx1

  image: nginx

  imagePullPolicy: IfNotPresent

  volumeMounts:

  - mountPath: "/my_dir" #此挂载路径可以任意指定

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