K8S中如何使用Glusterfs做持久化存储？

本文通过步骤讲解，旨在让读者了解Kubernetes中如何使用持久化存储，对glusterfs的配置相对简单，不建议在生产环境下使用。

集群详情   

• Kubernetes 1.6.0

• Docker 1.12.5（使用yum安装）

• Etcd 3.1.5

• Flanneld 0.7 vxlan 网络

• TLS 认证通信 (所有组件，如 etcd、kubernetes master 和 node)

• RBAC 授权

• kublet TLS BootStrapping

• kubedns、dashboard、heapster(influxdb、grafana)、EFK(elasticsearch、fluentd、kibana) 集群插件

• 私有docker镜像仓库harbor（请自行部署，harbor提供离线安装包，直接使用docker-compose启动即可）

以下步骤参考自：https://www.xf80.com/2017/04/21/kubernetes-glusterfs/

安装Glusterfs

我们直接在物理机上使用yum安装，如果你选择在kubernetes上安装，请参考：https://github.com/gluster/gluster-kubernetes/blob/master/docs/setup-guide.md

# 先安装 gluster 源

$ yum install centos-release-gluster -y

# 安装 glusterfs 组件

$ yum install -y glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma glusterfs-geo-replication glusterfs-devel

## 创建 glusterfs 目录

$ mkdir /opt/glusterd

## 修改 glusterd 目录

$ sed -i ‘s/var\/lib/opt/g’ /etc/glusterfs/glusterd.vol

# 启动 glusterfs

$ systemctl start glusterd.service

# 设置开机启动

$ systemctl enable glusterd.service

#查看状态

$ systemctl status glusterd.service

配置 Glusterfs

# 配置 hosts

$ vi /etc/hosts

172.20.0.113   sz-pg-oam-docker-test-001.tendcloud.com 

172.20.0.114   sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com 

172.20.0.115   sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com 

# 开放端口

$ iptables -I INPUT -p tcp –dport 24007 -j ACCEPT

# 创建存储目录

$ mkdir /opt/gfs_data

# 添加节点到 集群

# 执行操作的本机不需要probe 本机

[root@sz-pg-oam-docker-test-001 ~]#

gluster peer probe sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com

gluster peer probe sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com

# 查看集群状态

$ gluster peer status

Number of Peers: 2

Hostname: sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com

Uuid: f25546cc-2011-457d-ba24-342554b51317

State: Peer in Cluster (Connected)

Hostname: sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com

Uuid: 42b6cad1-aa01-46d0-bbba-f7ec6821d66d

State: Peer in Cluster (Connected)

配置 Volume

GlusterFS中的volume的模式有很多中，包括以下几种：

• 分布卷（默认模式）：即DHT, 也叫 分布卷: 将文件已hash算法随机分布到 一台服务器节点中存储。

• 复制模式：即AFR, 创建volume 时带 replica x 数量: 将文件复制到 replica x 个节点中。

• 条带模式：即Striped, 创建volume 时带 stripe x 数量： 将文件切割成数据块，分别存储到 stripe x 个节点中 ( 类似raid 0 )。

• 分布式条带模式：最少需要4台服务器才能创建。 创建volume 时 stripe 2 server = 4 个节点： 是DHT 与 Striped 的组合型。

• 分布式复制模式：最少需要4台服务器才能创建。 创建volume 时 replica 2 server = 4 个节点：是DHT 与 AFR 的组合型。

• 条带复制卷模式：最少需要4台服务器才能创建。 创建volume 时 stripe 2 replica 2 server = 4 个节点： 是 Striped 与 AFR 的组合型。

• 三种模式混合： 至少需要8台 服务器才能创建。 stripe 2 replica 2 , 每4个节点 组成一个 组。

因为我们只有三台主机，在此我们使用默认的分布卷模式。请勿在生产环境上使用该模式，容易导致数据丢失。

# 创建分布卷

$ gluster volume create k8s-volume transport tcp sz-pg-oam-docker-test-001.tendcloud.com:/opt/gfs_data sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com:/opt/gfs_data sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com:/opt/gfs_data force

# 查看volume状态

$ gluster volume info

Volume Name: k8s-volume

Type: Distribute

Volume ID: 9a3b0710-4565-4eb7-abae-1d5c8ed625ac

Status: Created

Snapshot Count: 0

Number of Bricks: 3

Transport-type: tcp

Bricks:

Brick1: sz-pg-oam-docker-test-001.tendcloud.com:/opt/gfs_data

Brick2: sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com:/opt/gfs_data

Brick3: sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com:/opt/gfs_data

Options Reconfigured:

transport.address-family: inet

nfs.disable: on

# 启动 分布卷

$ gluster volume start k8s-volume

Glusterfs调优

# 开启 指定 volume 的配额

$ gluster volume quota k8s-volume enable

# 限制 指定 volume 的配额

$ gluster volume quota k8s-volume limit-usage / 1TB

# 设置 cache 大小, 默认32MB

$ gluster volume set k8s-volume performance.cache-size 4GB

# 设置 io 线程, 太大会导致进程崩溃

$ gluster volume set k8s-volume performance.io-thread-count 16

# 设置 网络检测时间, 默认42s

$ gluster volume set k8s-volume network.ping-timeout 10

# 设置 写缓冲区的大小, 默认1M

$ gluster volume set k8s-volume performance.write-behind-window-size 1024MB

Kubernetes中配置Glusterfs

官方的文档见：

https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/examples/volumes/glusterfs

以下用到的所有yaml和json配置文件可以在glusterfs中找到。注意替换其中私有镜像地址为你自己的镜像地址。

Kubernetes安装客户端

# 在所有 k8s node 中安装 glusterfs 客户端

$ yum install -y glusterfs glusterfs-fuse

# 配置 hosts

$ vi /etc/hosts

172.20.0.113   sz-pg-oam-docker-test-001.tendcloud.com

172.20.0.114   sz-pg-oam-docker-test-002.tendcloud.com

172.20.0.115   sz-pg-oam-docker-test-003.tendcloud.com

因为我们glusterfs跟kubernetes集群复用主机，因为此这一步可以省去。

配置 Endpoints

$ curl -O https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/examples/volumes/glusterfs/glusterfs-endpoints.json

# 修改 endpoints.json ，配置 glusters 集群节点ip

# 每一个 addresses 为一个 ip 组

    {

      “addresses”: [

        {

          “ip”: “172.22.0.113”

        }

      ],

      “ports”: [

        {

          “port”: 1990

        }

      ]

    },

# 导入 glusterfs-endpoints.json

$ kubectl apply -f glusterfs-endpoints.json

# 查看 endpoints 信息

$ kubectl get ep

配置 Service

$ curl -O https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/examples/volumes/glusterfs/glusterfs-service.json

# service.json 里面查找的是 enpointes 的名称与端口，端口默认配置为 1，我改成了1990

# 导入 glusterfs-service.json

$ kubectl apply -f glusterfs-service.json

# 查看 service 信息

$ kubectl get svc

创建测试 Pod

$ curl -O https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/examples/volumes/glusterfs/glusterfs-pod.json

# 编辑 glusterfs-pod.json

# 修改 volumes  下的 path 为上面创建的 volume 名称

“path”: “k8s-volume”

# 导入 glusterfs-pod.json

$ kubectl apply -f glusterfs-pod.json

# 查看 pods 状态

$ kubectl get pods               

NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE

glusterfs                        1/1       Running   0          1m

# 查看 pods 所在 node

$ kubectl describe pods/glusterfs

# 登陆 node 物理机，使用 df 可查看挂载目录

$ df -h

172.20.0.113:k8s-volume 1073741824        0 1073741824   0% 172.20.0.113:k8s-volume  1.0T     0  1.0T   0% /var/lib/kubelet/pods/3de9fc69-30b7-11e7-bfbd-8af1e3a7c5bd/volumes/kubernetes.io~glusterfs/glusterfsvol

配置PersistentVolume

PersistentVolume（PV）和 PersistentVolumeClaim（PVC）是kubernetes提供的两种API资源，用于抽象存储细节。管理员关注于如何通过pv提供存储功能而无需关注用户如何使用，同样的用户只需要挂载PVC到容器中而不需要关注存储卷采用何种技术实现。

PVC和PV的关系跟pod和node关系类似，前者消耗后者的资源。PVC可以向PV申请指定大小的存储资源并设置访问模式。

PV属性

• storage容量

• 读写属性：分别为ReadWriteOnce：单个节点读写； ReadOnlyMany：多节点只读 ； ReadWriteMany：多节点读写

$ cat glusterfs-pv.yaml

apiVersion: v1

kind: PersistentVolume

metadata:

  name: gluster-dev-volume

spec:

  capacity:

    storage: 8Gi

  accessModes:

    – ReadWriteMany

  glusterfs:

    endpoints: “glusterfs-cluster”

    path: “k8s-volume”

    readOnly: false

# 导入PV

$ kubectl apply -f glusterfs-pv.yaml

# 查看 pv

$ kubectl get pv

NAME                 CAPACITY   ACCESSMODES   RECLAIMPOLICY   STATUS      CLAIM     STORAGECLASS   REASON    AGE

gluster-dev-volume   8Gi        RWX           Retain          Available                                      3s

PVC属性

• 访问属性与PV相同

• 容量：向PV申请的容量 <= PV总容量

配置PVC

$ cat glusterfs-pvc.yaml

kind: PersistentVolumeClaim

apiVersion: v1

metadata:

  name: glusterfs-nginx

spec:

  accessModes:

    – ReadWriteMany

  resources:

    requests:

      storage: 8Gi

# 导入 pvc

$ kubectl apply -f glusterfs-pvc.yaml

# 查看 pvc

$ kubectl get pv

NAME              STATUS    VOLUME               CAPACITY   ACCESSMODES   STORAGECLASS   AGE

glusterfs-nginx   Bound     gluster-dev-volume   8Gi        RWX                          4s

创建 Nginx Deployment 挂载 Volume

$ vi nginx-deployment.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1 

kind: Deployment 

metadata: 

  name: nginx-dm

spec: 

  replicas: 2

  template: 

    metadata: 

      labels: 

        name: nginx 

    spec: 

      containers: 

        – name: nginx 

          image: nginx:alpine 

          imagePullPolicy: IfNotPresent

          ports: 

            – containerPort: 80

          volumeMounts:

            – name: gluster-dev-volume

              mountPath: “/usr/share/nginx/html”

      volumes:

      – name: gluster-dev-volume

        persistentVolumeClaim:

          claimName: glusterfs-nginx

# 导入 deployment

$ kubectl apply -f nginx-deployment.yaml 

# 查看 deployment

$ kubectl get pods |grep nginx-dm

nginx-dm-3698525684-g0mvt       1/1       Running   0          6s

nginx-dm-3698525684-hbzq1       1/1       Running   0          6s

# 查看 挂载

$ kubectl exec -it nginx-dm-3698525684-g0mvt — df -h|grep k8s-volume

172.20.0.113:k8s-volume         1.0T     0  1.0T   0% /usr/share/nginx/html

# 创建文件 测试

$ kubectl exec -it nginx-dm-3698525684-g0mvt — touch /usr/share/nginx/html/index.html

$ kubectl exec -it nginx-dm-3698525684-g0mvt — ls -lt /usr/share/nginx/html/index.html

-rw-r–r– 1 root root 0 May  4 11:36 /usr/share/nginx/html/index.html

# 验证 glusterfs

# 因为我们使用分布卷，所以可以看到某个节点中有文件

[root@sz-pg-oam-docker-test-001 ~] ls /opt/gfs_data/

[root@sz-pg-oam-docker-test-002 ~] ls /opt/gfs_data/

index.html

[root@sz-pg-oam-docker-test-003 ~] ls /opt/gfs_data/

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