在kubernetes中用Glusterfs做持久化存储

极客运维圈

发布于 2020-03-23 16:43:26

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我们经常会用NFS做后端存储来做测试，因为其部署简单。但是在生产中我们并不会去选择NFS，更多的是Ceph、Glusterfs等等，今天就来带大家了解在kubernetes中使用Glusterfs。

一、安装Glusterfs

1.1、规划

主机名	IP
glusterfs-master	10.1.10.128
glusterfs-node01	10.1.10.129
glusterfs-node02	10.1.10.130

1.2、安装

我们这里采用的是YUM安装，有兴趣的也可以用其他安装方式，比如源码安装

（1）、配置hosts（/etc/hosts）

10.1.10.129 glusterfs-node01
10.1.10.130 glusterfs-node02
10.1.10.128 glusterfs-master

（2）、YUM安装

# yum install centos-release-gluster -y
# yum install -y glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma

（3）、启动并配置开机自启动

# systemctl start glusterd.service && systemctl enable glusterd.service

（4）、如果防火墙是开启的需要配置防火墙

# 如果需要可以加iptables
# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 24007 -j  ACCEPT
# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 24008 -j ACCEPT
# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 2222 -j ACCEPT
# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state NEW -m multiport --dports 49152:49251 -j ACCEPT

（5）、将节点加入集群

# gluster peer probe glusterfs-master
# gluster peer probe glusterfs-node01
# gluster peer probe glusterfs-node02

（6）、查看集群状态

# gluster peer status
Number of Peers: 2

Hostname: k8s-node01
Uuid: bb59f0ee-1901-443c-b721-1fe3a1edebb4
State: Peer in Cluster (Connected)
Other names:
glusterfs-node01
10.1.10.129

Hostname: glusterfs-node02
Uuid: a0d1448a-d0f2-432a-bb45-b10650db106c
State: Peer in Cluster (Connected)
Other names:
10.1.10.130

1.3、测试

（1）、创建volume

# 创建数据目录，节点都要操作
# mkdir /data/gluster/data -p

# gluster volume create glusterfs_volume replica 3 master:/data/gluster/data node1:/data/gluster/data node2:/data/gluster/data force

（2）、查看volume

# gluster volume info

Volume Name: glusterfs_volume
Type: Replicate
Volume ID: 53bdad7b-d40f-4160-bd42-4b70c8278506
Status: Created
Snapshot Count: 0
Number of Bricks: 1 x 3 = 3
Transport-type: tcp
Bricks:
Brick1: master:/data/gluster/data
Brick2: node1:/data/gluster/data
Brick3: node2:/data/gluster/data
Options Reconfigured:
transport.address-family: inet
storage.fips-mode-rchecksum: on
nfs.disable: on
performance.client-io-threads: off

（3）、启动volume

# gluster volume start glusterfs_volume

（4）、安装client

# yum install -y glusterfs glusterfs-fuse

（5）、挂载

# mount -t glusterfs glusterfs-master:glusterfs_volume /mnt

1.4、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

二、在k8s中测试

2.1、简单测试

（1）、配置endpoints

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

修改glusterfs-endpoints.json，配置GlusterFS集群信息

{
  "kind": "Endpoints",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "name": "glusterfs-cluster"
  },
  "subsets": [
    {
      "addresses": [
        {
          "ip": "10.1.10.128"
        }
      ],
      "ports": [
        {
          "port": 2020
        }
      ]
    }
  ]
}

port可以随意写，ip为GlusterFS的IP地址

创建配置文件

# kubectl apply -f glusterfs-endpoints.json
# kubectl get ep
NAME                ENDPOINTS          AGE
glusterfs-cluster   10.1.10.128:2020   7m26s
kubernetes          10.1.10.128:6443   27d

（2）、配置service

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

修改配置文件，我这里仅修改了端口

{
  "kind": "Service",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "name": "glusterfs-cluster"
  },
  "spec": {
    "ports": [
      {"port": 2020}
    ]
  }
}

创建service对象

# kubectl apply -f glusterfs-service.json
# kubectl get svc
NAME                TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
glusterfs-cluster   ClusterIP   10.254.44.189   <none>        2020/TCP   10m
kubernetes          ClusterIP   10.254.0.1      <none>        443/TCP    27d

（3）、创建pod测试

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

修改配置文件，修改volumes下的path为我们上面创建的volume名

{
    "apiVersion": "v1",
    "kind": "Pod",
    "metadata": {
        "name": "glusterfs"
    },
    "spec": {
        "containers": [
            {
                "name": "glusterfs",
                "image": "nginx",
                "volumeMounts": [
                    {
                        "mountPath": "/mnt/glusterfs",
                        "name": "glusterfsvol"
                    }
                ]
            }
        ],
        "volumes": [
            {
                "name": "glusterfsvol",
                "glusterfs": {
                    "endpoints": "glusterfs-cluster",
                    "path": "glusterfs_volume",
                    "readOnly": true
                }
            }
        ]
    }
}

创建Pod对象

# kubectl apply -f glusterfs-pod.yaml
# kubectl get pod
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
glusterfs   1/1     Running   0          51s
pod-demo    1/1     Running   8          25h
# kubectl exec -it glusterfs -- df -h
Filesystem                  Size  Used Avail Use% Mounted on
overlay                      17G  2.5G   15G  15% /
tmpfs                        64M     0   64M   0% /dev
tmpfs                       910M     0  910M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root      17G  2.5G   15G  15% /etc/hosts
10.1.10.128:glusterfs_volume   17G  5.3G   12G  31% /mnt/glusterfs
shm                          64M     0   64M   0% /dev/shm
tmpfs                       910M   12K  910M   1% /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
tmpfs                       910M     0  910M   0% /proc/acpi
tmpfs                       910M     0  910M   0% /proc/scsi
tmpfs                       910M     0  910M   0% /sys/firmware

我们从磁盘挂载情况可以看到挂载成功了。

2.2、静态PV测试

（1）、创建pv（glusterfs-pv.yaml）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: glusterfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Mi
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  glusterfs:
    endpoints: glusterfs-cluster
    path: glusterfs_volume
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: glusterfs-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 5Mi

创建pv和pvc对象

# kubectl apply -f  glusterfs-pv.yaml
# kubectl get pv
NAME           CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                   STORAGECLASS   REASON   AGE
glusterfs-pv   5Mi        RWX            Retain           Bound    default/glusterfs-pvc                           15s
# kubectl get pvc
NAME            STATUS   VOLUME         CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
glusterfs-pvc   Bound    glusterfs-pv   5Mi        RWX                           18s

从上面可知绑定成功，可以自定写一个pod进行测试。

2.3、动态PV测试

在这里我们需要借助heketi来管理Glusterfs。

Heketi 提供了丰富的RESTful API 用来对于Glusterfs的volume进行管理。Heketi可以同时管理多个cluster，每个cluster由多个node组成，每个node都是一个物理机，准确的说是一个裸盘。然后每个裸设备有多个bricks，而volume就是多个bricks组成的，但是，一个volume不可以跨node组成。示意图如下所示。

参考文档：https://blog.csdn.net/DevOps008/article/details/80757974

2.3.1、安装Heketi

（1）、安装

# yum -y install heketi heketi-client

（2）、配置heketi（/etc/heketi/heketi.json）

{
  "_port_comment": "Heketi Server Port Number",
  "port": "48080",            # 请求端口，默认是8080

  "_use_auth": "Enable JWT authorization. Please enable for deployment",
  "use_auth": false,

  "_jwt": "Private keys for access",
  "jwt": {
    "_admin": "Admin has access to all APIs",
    "admin": {
      "key": "admin@P@ssW0rd"            # 管理员密码
    },
    "_user": "User only has access to /volumes endpoint",
    "user": {
      "key": "user@P@ssW0rd"            # 普通用户密码
    }
  },

  "_glusterfs_comment": "GlusterFS Configuration",
  "glusterfs": {
    "_executor_comment": [
      "Execute plugin. Possible choices: mock, ssh",
      "mock: This setting is used for testing and development.",
      "      It will not send commands to any node.",
      "ssh:  This setting will notify Heketi to ssh to the nodes.",
      "      It will need the values in sshexec to be configured.",
      "kubernetes: Communicate with GlusterFS containers over",
      "            Kubernetes exec api."
    ],
    "executor": "ssh",

    "_sshexec_comment": "SSH username and private key file information",
    "sshexec": {
      "keyfile": "/etc/hekeit/private_key",            # ssh私钥目录
      "user": "root",                                                        # ssh用户
      "port": "22",                                                            # ssh端口
      "fstab": "/etc/fstab"
    },

    "_kubeexec_comment": "Kubernetes configuration",
    "kubeexec": {
      "host" :"https://kubernetes.host:8443",
      "cert" : "/path/to/crt.file",
      "insecure": false,
      "user": "kubernetes username",
      "password": "password for kubernetes user",
      "namespace": "OpenShift project or Kubernetes namespace",
      "fstab": "Optional: Specify fstab file on node.  Default is /etc/fstab"
    },

    "_db_comment": "Database file name",
    "db": "/var/lib/heketi/heketi.db",

    "_loglevel_comment": [
      "Set log level. Choices are:",
      "  none, critical, error, warning, info, debug",
      "Default is warning"
    ],
    "loglevel" : "debug"
  }
}

说明：heketi用来管理cluster的，其中配置地方在executor，其管理方式有以下三种

mock
ssh
kubernetes

mock，顾名思义就是测试，在这种模式下，可以对于自己的配置文件什么的进行检验，但是处于此模式下，虽然你可以看到node添加成功，volume创建成功，但是这些volume是不可用的，无法挂载的。所以如果要在SVT或者PROD环境用的话，一定要用ssh或者kubernetes模式。我们这里是用的ssh模式。

（3）、配置免密

# ssh-keygen -t rsa -q -f /etc/heketi/private_key -N ""
# ssh-copy-id -i /etc/heketi/private_key.pub root@10.1.10.128
# ssh-copy-id -i /etc/heketi/private_key.pub root@10.1.10.129
# ssh-copy-id -i /etc/heketi/private_key.pub root@10.1.10.130

（4）、启动heketi

# systemctl enable heketi.service && systemctl start heketi.service
# 测试
# curl http://10.1.10.128:48080/hello
Hello from Heketi

（5）、配置topology

拓扑信息用于让Heketi确认可以使用的存储节点、磁盘和集群，必须自行确定节点的故障域。故障域是赋予一组节点的整数值，这组节点共享相同的交换机、电源或其他任何会导致它们同时失效的组件。必须确认哪些节点构成一个集群，Heketi使用这些信息来确保跨故障域中创建副本，从而提供数据冗余能力，Heketi支持多个Gluster存储集群。

配置Heketi拓扑注意以下几点：

可以通过topology.json文件定义组建的GlusterFS集群；
topology指定了层级关系：clusters --> nodes --> node/devices --> hostnames/zone；
node/hostnames字段的manage建议填写主机ip，指管理通道，注意当heketi服务器不能通过hostname访问GlusterFS节点时不能填写hostname；
node/hostnames字段的storage建议填写主机ip，指存储数据通道，与manage可以不一样，生产环境管理网络和存储网络建议分离；
node/zone字段指定了node所处的故障域，heketi通过跨故障域创建副本，提高数据高可用性质，如可以通过rack的不同区分zone值，创建跨机架的故障域；
devices字段指定GlusterFS各节点的盘符（可以是多块盘），必须是未创建文件系统的裸设备。

以文字内容来源：https://www.cnblogs.com/itzgr/p/11913342.html#_labelTop

配置文件如下（/etc/heketi/topology.json）

{
    "clusters": [
        {
            "nodes": [
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "10.1.10.128"
                            ],
                            "storage": [
                                "10.1.10.128"
                            ]
                        },
                        "zone": 1
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb1"    # 必须是未创建文件系统的裸磁盘
                    ]
                },
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "10.1.10.129"
                            ],
                            "storage": [
                                "10.1.10.129"
                            ]
                        },
                        "zone": 1
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb1"
                    ]
                },
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "10.1.10.130"
                            ],
                            "storage": [
                                "10.1.10.130"
                            ]
                        },
                        "zone": 1
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb1"
                    ]
                }
            ]
        }
    ]
}

重要说明：devices字段指定GlusterFS各节点的盘符（可以是多块盘），必须是未创建文件系统的裸设备

由于每次使用heketi-cli命令的时候都需要写用户名、密码等，我们就将其写入环境变量，方便操作。

# echo "export HEKETI_CLI_SERVER=http://10.1.10.128:48080" >> /etc/profile.d/heketi.sh
# echo "alias heketi-cli='heketi-cli --user admin --secret admin@P@ssW0rd'" >> ~/.bashrc
# source /etc/profile.d/heketi.sh
# source ~/.bashrc
# echo $HEKETI_CLI_SERVER
http://10.1.10.128:48080

（6）、创建cluster

# heketi-cli --server $HEKETI_CLI_SERVER --user admin --secret admin@P@ssW0rd topology load --json=/etc/heketi/topology.json
Creating cluster ... ID: cca360f44db482f03297a151886eea19
    Allowing file volumes on cluster.
    Allowing block volumes on cluster.
    Creating node 10.1.10.128 ... ID: 5216dafba986a087d7c3b1e11fa36c05
        Adding device /dev/sdb1 ... OK
    Creating node 10.1.10.129 ... ID: e384286825957b60213cc9b2cb604744
        Adding device /dev/sdb1 ... OK
    Creating node 10.1.10.130 ... ID: 178a8c6fcfb8ccb02b1b871db01254c2
        Adding device /dev/sdb1 ... OK

（7）、查看集群信息

# 查看集群列表
# heketi-cli cluster list
Clusters:
Id:cca360f44db482f03297a151886eea19 [file][block]

# 查看集群详细信息
# heketi-cli cluster info cca360f44db482f03297a151886eea19

# 查看节点信息
# heketi-cli node list

# 查看节点详细信息
# heketi-cli node info 68f16b2d54acf1c18e354ec46aa736ad

2.3.2、创建volume测试

# heketi-cli volume create --size=2 --replica=2
Name: vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Size: 2
Volume Id: 4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Cluster Id: cca360f44db482f03297a151886eea19
Mount: 10.1.10.129:vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Mount Options: backup-volfile-servers=10.1.10.130,10.1.10.128
Block: false
Free Size: 0
Reserved Size: 0
Block Hosting Restriction: (none)
Block Volumes: []
Durability Type: replicate
Distribute Count: 1
Replica Count: 2

# heketi-cli volume list
Id:4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0    Cluster:cca360f44db482f03297a151886eea19    Name:vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0

# heketi-cli volume info 4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Name: vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Size: 2
Volume Id: 4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Cluster Id: cca360f44db482f03297a151886eea19
Mount: 10.1.10.129:vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0
Mount Options: backup-volfile-servers=10.1.10.130,10.1.10.128
Block: false
Free Size: 0
Reserved Size: 0
Block Hosting Restriction: (none)
Block Volumes: []
Durability Type: replicate
Distribute Count: 1
Replica Count: 2

# 挂载
# mount -t glusterfs 10.1.10.129:vol_4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0 /mnt

# 删除
# heketi-cli volume delete 4f1a171ab06adf80460c84f2132e96e0

2.3.3、在k8s中测试

（1）、创建需要使用的secret（heketi-secret.yaml）

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: heketi-secret
data:
  key: YWRtaW5AUEBzc1cwcmQ=
type: kubernetes.io/glusterfs

其中key必须是base64转码后的，命令如下：

echo -n "admin@P@ssW0rd" | base64

（2）、创建storageclass（heketi-storageclass.yaml）

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: heketi-storageclass
parameters:
  resturl: "http://10.1.10.128:48080"
  clusterid: "cca360f44db482f03297a151886eea19"
  restauthenabled: "true"          # 若heketi开启认证此处也必须开启auth认证
  restuser: "admin"
  secretName: "heketi-secret"      # name/namespace与secret资源中定义一致
  secretNamespace: "default"
  volumetype: "replicate:3"
provisioner: kubernetes.io/glusterfs
reclaimPolicy: Delete

说明：

provisioner：表示存储分配器，需要根据后端存储的不同而变更；
reclaimPolicy: 默认即”Delete”，删除pvc后，相应的pv及后端的volume，brick(lvm)等一起删除；设置为”Retain”时则保留数据，若需删除则需要手工处理；
resturl：heketi API服务提供的url；
restauthenabled：可选参数，默认值为”false”，heketi服务开启认证时必须设置为”true”；
restuser：可选参数，开启认证时设置相应用户名；
secretNamespace：可选参数，开启认证时可以设置为使用持久化存储的namespace；
secretName：可选参数，开启认证时，需要将heketi服务的认证密码保存在secret资源中；
clusterid：可选参数，指定集群id，也可以是1个clusterid列表，格式为”id1,id2”；
volumetype：可选参数，设置卷类型及其参数，如果未分配卷类型，则有分配器决定卷类型；如”volumetype: replicate:3”表示3副本的replicate卷，”volumetype: disperse:4:2”表示disperse卷，其中‘4’是数据，’2’是冗余校验，”volumetype: none”表示distribute卷

（3）、创建pvc（heketi-pvc.yaml）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: heketi-pvc
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: heketi-storageclass
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

（4）、查看sc和pvc的信息

# kubectl get sc
NAME                  PROVISIONER               RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
heketi-storageclass   kubernetes.io/glusterfs   Delete          Immediate           false                  6m53s
# kubectl get pvc
NAME            STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
glusterfs-pvc   Bound    glusterfs-pv                               5Mi        RWX                                  26h
heketi-pvc      Bound    pvc-0feb8666-6e7f-451d-ae6f-7f205206b225   1Gi        RWO            heketi-storageclass   82s

（5）、创建Pod挂载pvc（heketi-pod.yaml）

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: heketi-pod
spec:
  containers:
  - name: heketi-container
    image: busybox
    command:
    - sleep
    - "3600"
    volumeMounts:
    - name: heketi-volume
      mountPath: "/pv-data"
      readOnly: false
  volumes:
  - name: heketi-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: heketi-pvc

创建Pod对象并查看结果

# kubectl apply -f heketi-pod.yaml
# kubectl get pod
NAME         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
glusterfs    1/1     Running   0          26h
heketi-pod   1/1     Running   0          2m55s

在pod中写入文件进行测试

# kubectl exec -it heketi-pod -- /bin/sh
/ # cd /pv-data/
/pv-data # echo "text" > 1111.txt
/pv-data # ls
1111.txt

在存储节点查看是否有我们在pod中写入的文件

# cd /var/lib/heketi/mounts/vg_bffb11849513dded78f671f64e76750c/brick_6ff640a2d45a7f146a296473e7145ee7
[root@k8s-master brick_6ff640a2d45a7f146a296473e7145ee7]# ll
total 0
drwxrwsr-x 3 root 2000 40 Feb  7 14:27 brick
[root@k8s-master brick_6ff640a2d45a7f146a296473e7145ee7]# cd brick/
[root@k8s-master brick]# ll
total 4
-rw-r--r-- 2 root 2000 5 Feb  7 14:27 1111.txt

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原始发表：2020-02-08，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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