初探Kubernetes（K8S）动态卷存储(NFS)
初探Kubernetes动态卷存储(NFS)
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：
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
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:
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
name: test
查看执行结果：
查看存储资源创建结果：
打开nfs的文件系统目录，发现和PV对应的资源文件夹自动生成：
文件夹的自动命名规则为pod的各种资源名称的集合。
进一步的，可以用kubectl exec -it 进入其中一个Pod中验证：
至此，实验基本完成，注意，使用statefulset的方式去创建pod，删除statefulset会自动销毁pod，但是并不销毁pod中的提交创建的pv和pvc，因为违反数据持久化原则，所以需要手工删除。
评论专区