才云工程师原创｜ Kubernetes dynamic provisioning 及 glusterfs 对接

引言

传统的运维中，往往需要管理员手动先在存储集群分配空间，然后才能挂载到应用中去。 Kubernetes 的最新版中， dynamic provisioning 升级到了 beta ，并支持多种存储服务的动态预配置，从而可以更有效地利用存储环境中的存储容量，达到按需使用存储空间的目的。本文将介绍 dynamic provisioning 这一特性，并以 GlusterFS 为例，说明存储服务与 k8s 的对接。

dynamic provisioning ：

存储是容器编排中非常重要的一部分。 Kubernetes 从 v1.2 开始，提供了 dynamic provisioning 这一强大的特性，可以给集群提供按需分配的存储，并能支持包括 AWS-EBS 、 GCE-PD 、 Cinder-Openstack 、 Ceph 、 GlusterFS 等多种云存储。非官方支持的存储也可以通过编写 plugin 方式支持。 在没有 dynamic provisioning 时，容器为了使用 Volume ，需要预先在存储端分配好，这个过程往往是管理员手动的。在引入 dynamic provisioning 之后， Kubernetes 会根据容器所需的 volume 大小，通过调用存储服务的接口，动态地创建满足所需的存储。

Storageclass ：

管理员可以配置 storageclass ，来描述所提供存储的类型。以 AWS-EBS 为例，管理员可以分别定义两种 storageclass ： slow 和 fast 。 slow 对接 sc1(机械硬盘)， fast 对接 gp2 （固态硬盘）。应用可以根据业务的性能需求，分别选择两种 storageclass 。

Glusterfs ：

一个开源的分布式文件系统，具有强大的横向扩展能力，通过扩展能够支持数 PB 存储容量和处理数千客户端。 GlusterFS 借助 TCP/IP 或 InfiniBandRDMA 网络将物理分布的存储资源聚集在一起，使用单一全局命名空间来管理数据。

Heketi:

Heketi （ https://github.com/heketi/heketi ），是一个基于 RESTful API 的 GlusterFS 卷管理框架。 Heketi 可以方便地和云平台整合，提供 RESTful API 供 Kubernetes 调用，实现多 glusterfs 集群的卷管理。另外， heketi 还有保证 bricks 和它对应的副本均匀分布在集群中的不同可用区的优点。

部署基于 GlusterFS 的 dynamic provisioning 1 、安装 GlusterFS 。可以参见官方文档，在此不赘述。 2 、部署 heketi 。本文将以容器化的形式部署 heketi 。 heketi 的 yaml 如下： apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: heketi labels: app: heketi spec: replicas: 1 template: metadata: labels: app: heketi spec: containers: - name: heketi image:caicloud: heketi ports: - containerPort: 8080 volumeMounts: - mountPath: /etc/heketi name: heketi-volume - mountPath: /root/.ssh name: ssh-volume volumes: - name: ssh-volume hostPath: path: /root/.ssh # This node must be able to ssh to other nodes. - name: heketi-volume hostPath: path: /root/heketi nodeName: {{heketi_node}} # Pinned to node

等 heketi 开始成功运行后，需要将 glusterfs 集群的配置载入，可以通过 curl api 的形式，也可以通过 heketi 的客户端来载入，如 ./heketi-cli load --json=new-cluster.json 。 new-cluster.json 中定义了 glusterfs 集群的各个节点 IP 、可用分区等信息。典型的配置例子： https://github.com/heketi/heketi/blob/master/client/cli/go/topology-sample.json

注意事项： Heketi 需要使用能够免密 ssh 到 glusterfs 集群所有节点的私钥，并且 heketi 会在 glusterfs 集群将指定的分区格式化, 并调用 pvcreate 和 lvcreate 将分区组装成 volume group 。

3 、部署 StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1beta1 kind: StorageClass metadata: name: glusterfs-rep3 provisioner: kubernetes.io/glusterfs parameters: resturl: "http://192.168.1.111:8081" //heketi 地址，也可以填域名 clusterid: "630372ccdc720a92c681fb928f27b53f" // 可选，要使用的集群 id restuser: "admin" // 可选， authentication 的用户名 secretNamespace: "default" // 可选， authentication 的密码所在的 secret 所在的 namespace secretName: "heketi-secret" // 可选， authentication 的密码所在的 secret gidMin: "40000" // 能够使用的最小 gid ，可选，每个 gluster volume 都有唯一的 gid gidMax: "50000" // 能够使用的最大 gid ，可选 volumetype: "replicate:3" // 可选， glusterfs 的 volume 类型，数字为副本的数量

这里 volumetype 填了 replicate:3 ，同理，我们也可以定义其他卷类型的 storageclass ，比如 disperse:4:2 ，表示使用纠错卷（ disperse ），每 4 份 brick 做 2 份冗余。 volumetype: none 将会默认使用分布式卷。

4 、创建 PVC （ Persistent Volume Claim ），指定 storageclass ，并声明所需存储大小。 apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: gluster-pvc-10G annotations: volume.beta.kubernetes.io/storage-class: glusterfs-rep3 // 指定 storageclass spec: accessModes:

• ReadWriteMany // 可以被多个 pod 挂载读写 resources: requests: storage: 10Gi // 指定使用 10G 大小的存储

创建 pvc 后， Kubernetes 会调用 heketi 的 create volume API 。之后 heketi 将会去检查 glusterfs 集群的可用空间。本文指定了 rep3 的 storageclass, 所以需要 3 个节点有至少 10G 的可用磁盘空间。如果满足条件， Kubernetes 则会创建相应大小的 PV （ Persistent Volume ），并绑定该 PVC 。否则，该 PVC 将一直停留在 pending 状态。 本文指定了 3 个副本的 gluster 存储，其实只要将 annotations 中的 storageclass 换个名字，应用就可以使用其他类型的存储，非常方便。

5 、验证 PVC 成功绑定 PV 后，可以让应用使用该 PVC 作为存储。我们可以新建一个 debian 的 pod ，用来验证， yaml 如下： apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: gluster-tester spec: containers:

• name: glusterfs image: cargo.caicloud.io/caicloud/debian:jessie volumeMounts:
  • mountPath: "/mnt/gluster" name: test-vol args:
  • tail
  • "-f"
  • "/dev/null" volumes:
• name: test-vol persistentVolumeClaim: claimName: gluster-pvc-10G

通过 kubectl exec 进入该容器的终端后，就可以在 /mnt/glusterfs 目录下使用 10G 的 glusterfs 存储。因为 gluster-pvc-10G 是 ReadWriteMany （可以被多个 pod 挂载读写）的，所以可以在其他应用中也使用这个 PVC ，达到数据共享的目的。

总结

可以看到，有使用存储需求的应用，都只需要声明大小，指定 storageclass ， Kubernetes 就可以动态地配置相应大小的存储，应用完全的不需要底层存储的细节。 最后， glusterfs/heketi 相关的 yaml 和部署说明可以在 https://github.com/heketi/heketi/tree/master/extras/kubernetes 找到。