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使用Heketi作为Kubernetes的持久存储GlusterFS的external provisioner

使用Heketi作为kubernetes的持久存储GlusterFS的external provisioner(Kubernetes集成GlusterFS集群和Heketi)

本文翻译自heketi的github网址官方文档(大部分为google翻译,少许人工调整,括号内为个人注解)其中注意事项部分为其他网上查询所得。 本文的整个过程将在kubernetes集群上的3个或以上节点安装glusterfs的服务端集群(DaemonSet方式),并将heketi以deployment的方式部署到kubernetes集群。在我的示例部分有StorageClass和PVC的样例。本文介绍的Heketi,GlusterFS这2个组件与kubernetes集成只适合用于测试验证环境,并不适合生产环境,请注意这一点。
Heketi是一个具有resetful接口的glusterfs管理程序,作为kubernetes的Storage存储的external provisioner。 “Heketi提供了一个RESTful管理界面,可用于管理GlusterFS卷的生命周期。借助Heketi,像OpenStack Manila,Kubernetes和OpenShift这样的云服务可以动态地配置GlusterFS卷和任何支持的持久性类型。Heketi将自动确定整个集群的brick位置,确保将brick及其副本放置在不同的故障域中。Heketi还支持任意数量的GlusterFS集群,允许云服务提供网络文件存储,而不受限于单个GlusterFS集群。”

注意事项

  • 安装Glusterfs客户端:每个kubernetes集群的节点需要安装gulsterfs的客户端,如ubuntu系统的apt-get install glusterfs-client
  • 加载内核模块:每个kubernetes集群的节点运行modprobe dm_thin_pool,加载内核模块。
  • 至少三个slave节点:至少需要3个kubernetes slave节点用来部署glusterfs集群,并且这3个slave节点每个节点需要至少一个空余的磁盘。

概述

本指南支持在Kubernetes集群中集成,部署和管理GlusterFS 容器化的存储节点。这使得Kubernetes管理员可以为其用户提供可靠的共享存储。
跟这个话题相关的另一个重要资源是gluster-kubernetes 项目。它专注于在Kubernetes集群中部署GlusterFS,并提供简化的工具来完成此任务。它包含一个安装指南 setup guide。它还包括一个样例 Hello World。其中包含一个使用动态配置(dynamically-provisioned)的GlusterFS卷进行存储的Web server pod示例。对于那些想要测试或学习更多关于此主题的人,请按照主README 的快速入门说明 进行操作。
本指南旨在展示Heketi在Kubernetes环境中管理Gluster的最简单示例。这是为了强调这种配置的主要组成组件,因此并不适合生产环境。

基础设施要求

  • 正在运行的Kubernetes集群,至少有三个Kubernetes工作节点,每个节点至少有一个可用的裸块设备(如EBS卷或本地磁盘).
  • 用于运行GlusterFS Pod的三个Kubernetes节点必须为GlusterFS通信打开相应的端口(如果开启了防火墙的情况下,没开防火墙就不需要这些操作)。在每个节点上运行以下命令。
    iptables -N heketi
    iptables -A heketi -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 24007 -j ACCEPT
    iptables -A heketi -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 24008 -j ACCEPT
    iptables -A heketi -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 2222 -j ACCEPT
    iptables -A heketi -p tcp -m state --state NEW -m multiport --dports 49152:49251 -j ACCEPT
    service iptables save

客户端安装

Heketi提供了一个CLI客户端,为用户提供了一种管理Kubernetes中GlusterFS的部署和配置的方法。 在客户端机器上下载并安装Download and install the heketi-cli

Glusterfs和Heketi在Kubernetes集群中的部署过程

以下所有文件都位于下方extras/kubernetes (git clone https://github.com/heketi/heketi.git)。
  • 部署 GlusterFS DaemonSet
$ kubectl create -f glusterfs-daemonset.json
  • 通过运行如下命令获取节点名称:
$ kubectl get nodes
  • 通过设置storagenode=glusterfs节点上的标签,将gluster容器部署到指定节点上。
$ kubectl label node <...node...> storagenode=glusterfs
根据需要重复打标签的步骤。验证Pod在节点上运行至少应运行3个Pod(因此至少需要给3个节点打标签)。
$ kubectl get pods
  • 接下来,我们将为Heketi创建一个服务帐户(service-account):
$ kubectl create -f heketi-service-account.json
  • 我们现在必须给该服务帐户的授权绑定相应的权限来控制gluster的pod。我们通过为我们新创建的服务帐户创建群集角色绑定(cluster role binding)来完成此操作。
$ kubectl create clusterrolebinding heketi-gluster-admin --clusterrole=edit --serviceaccount=default:heketi-service-account
  • 现在我们需要创建一个Kubernetes secret来保存我们Heketi实例的配置。必须将配置文件的执行程序设置为 kubernetes才能让Heketi server控制gluster pod(配置文件的默认配置)。除此这些,可以尝试配置的其他选项。
$ kubectl create secret generic heketi-config-secret --from-file=./heketi.json
  • 接下来,我们需要部署一个初始(bootstrap)Pod和一个服务来访问该Pod。在你用git克隆的repo中,会有一个heketi-bootstrap.json文件。
提交文件并验证一切正常运行,如下所示:
# kubectl create -f heketi-bootstrap.json
service "deploy-heketi" created
deployment "deploy-heketi" created
# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
deploy-heketi-1211581626-2jotm 1/1 Running 0 35m
glusterfs-ip-172-20-0-217.ec2.internal-1217067810-4gsvx 1/1 Running 0 1h
glusterfs-ip-172-20-0-218.ec2.internal-2001140516-i9dw9 1/1 Running 0 1h
glusterfs-ip-172-20-0-219.ec2.internal-2785213222-q3hba 1/1 Running 0 1h
  • 当Bootstrap heketi服务正在运行,我们配置端口转发,以便我们可以使用Heketi CLI与服务进行通信。使用heketi pod的名称,运行下面的命令:
kubectl port-forward deploy-heketi-1211581626-2jotm :8080
如果在运行命令的系统上本地端口8080是空闲的,则可以运行port-forward命令,以便绑定到8080以方便使用(2个命令二选一即可,我选择第二个):
kubectl port-forward deploy-heketi-1211581626-2jotm 8080:8080
现在通过对Heketi服务运行示例查询来验证端口转发是否正常。该命令应该已经打印了将从其转发的本地端口。将其合并到URL中以测试服务,如下所示:
curl http://localhost:8080/hello
Handling connection for 8080
Hello from heketi
最后,为Heketi CLI客户端设置一个环境变量,以便它知道Heketi服务器的地址。
export HEKETI_CLI_SERVER=http://localhost:8080
  • 接下来,我们将向Heketi提供有关要管理的GlusterFS集群的信息。通过拓扑文件提供这些信息。克隆的repo中有一个示例拓扑文件,名为topology-sample.json。拓扑指定运行GlusterFS容器的Kubernetes节点以及每个节点的相应原始块设备。
确保hostnames/manage指向如下所示的确切名称kubectl get nodes得到的主机名(如ubuntu-1),并且hostnames/storage是存储网络的IP地址(对应ubuntu-1的ip地址)。
IMPORTANT: 重要提示,目前,必须使用与服务器版本匹配的Heketi-cli版本加载拓扑文件。另外,Heketi pod 带有可以通过 kubectl exec ...访问的heketi-cli副本。
修改拓扑文件以反映您所做的选择,然后如下所示部署它(修改主机名,IP,block 设备的名称 如xvdg):
heketi-client/bin/heketi-cli topology load --json=topology-sample.json
Handling connection for 57598
Found node ip-172-20-0-217.ec2.internal on cluster e6c063ba398f8e9c88a6ed720dc07dd2
Adding device /dev/xvdg ... OK
Found node ip-172-20-0-218.ec2.internal on cluster e6c063ba398f8e9c88a6ed720dc07dd2
Adding device /dev/xvdg ... OK
Found node ip-172-20-0-219.ec2.internal on cluster e6c063ba398f8e9c88a6ed720dc07dd2
Adding device /dev/xvdg ... OK
  • 接下来,我们将使用heketi为其存储其数据库提供一个卷(不要怀疑,就是使用这个命令,openshift和kubernetes通用,此命令生成heketi-storage.json文件):
# heketi-client/bin/heketi-cli setup-openshift-heketi-storage
# kubectl create -f heketi-storage.json
Pitfall: 注意,如果在运行setup-openshift-heketi-storage子命令时heketi-cli报告“无空间”错误,则可能无意中运行topology load命令的时候服务端和heketi-cli的版本不匹配造成的。停止正在运行的heketi pod(kubectl scale deployment deploy-heketi --replicas=0),手动删除存储块设备中的任何签名,然后继续运行heketi pod(kubectl scale deployment deploy-heketi --replicas=1)。然后用匹配版本的heketi-cli重新加载拓扑,然后重试该步骤。
  • 等到作业完成后,删除bootstrap Heketi实例相关的组件:
# kubectl delete all,service,jobs,deployment,secret --selector="deploy-heketi"
  • 创建长期使用的Heketi实例(存储持久化的):
# kubectl create -f heketi-deployment.json
service "heketi" created
deployment "heketi" created
  • 这样做了以后,heketi db将使用GlusterFS卷,并且每当heketi pod重新启动时都不会重置(数据不会丢失,存储持久化)。
使用诸如heketi-cli cluster list和的命令heketi-cli volume list 来确认先前建立的集群存在,并且heketi可以列出在bootstrap阶段创建的db存储卷。

使用样例

有两种方法来调配存储。常用的方法是设置一个StorageClass,让Kubernetes为提交的PersistentVolumeClaim自动配置存储。或者,可以通过Kubernetes手动创建和管理卷(PVs),或直接使用heketi-cli中的卷。
参考gluster-kubernetes hello world example 获取关于 storageClass 的更多信息.

我的示例(非翻译部分内容)

  • topology文件:我的例子(3个节点,ubuntu-1(192.168.5.191),ubuntu-2(192.168.5.192),ubuntu-3(192.168.5.193),每个节点2个磁盘用来做存储(sdb,sdc))
# cat topology-sample.json
{
"clusters": [
{
"nodes": [
{
"node": {
"hostnames": {
"manage": [
"ubuntu-1"
],
"storage": [
"192.168.5.191"
]
},
"zone": 1
},
"devices": [
"/dev/sdb",
"/dev/sdc"
]
},
{
"node": {
"hostnames": {
"manage": [
"ubuntu-2"
],
"storage": [
"192.168.5.192"
]
},
"zone": 1
},
"devices": [
"/dev/sdb",
"/dev/sdc"
]
},
{
"node": {
"hostnames": {
"manage": [
"ubuntu-3"
],
"storage": [
"192.168.5.193"
]
},
"zone": 1
},
"devices": [
"/dev/sdb",
"/dev/sdc"
]
}
]
}
]
}
  • 确认glusterfs和heketi的pod运行正常
# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
glusterfs-gf5zc 1/1 Running 2 8h
glusterfs-ngc55 1/1 Running 2 8h
glusterfs-zncjs 1/1 Running 0 2h
heketi-5c8ffcc756-x9gnv 1/1 Running 5 7h
  • StorageClass yaml文件示例
# cat storage-class-slow.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: slow #-------------SC的名字
provisioner: kubernetes.io/glusterfs
parameters:
resturl: "http://10.103.98.75:8080" #-------------heketi service的cluster ip 和端口
restuser: "admin" #-------------随便填,因为没有启用鉴权模式
gidMin: "40000"
gidMax: "50000"
volumetype: "replicate:3" #-------------申请的默认为3副本模式
  • PVC举例
# cat pvc-sample.yaml
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
name: myclaim
annotations:
volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "slow" #-------------sc的名字,需要与storageclass的名字一致
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 1Gi
查看创建的pvc和pv
# kubectl get pvc|grep myclaim
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
myclaim Bound pvc-e98e9117-3ed7-11e8-b61d-08002795cb26 1Gi RWO slow 28s
# kubectl get pv|grep myclaim
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-e98e9117-3ed7-11e8-b61d-08002795cb26 1Gi RWO Delete Bound default/myclaim slow 1m
  • 可以将slow的sc设置为默认,这样平台分配存储的时候可以自动从glusterfs集群分配pv
# kubectl patch storageclass slow -p '{"metadata": {"annotations":{"storageclass.kubernetes.io/is-default-class":"true"}}}'
storageclass.storage.k8s.io "slow" patched
# kubectl get sc
NAME PROVISIONER AGE
default fuseim.pri/ifs 1d
slow (default) kubernetes.io/glusterfs 6h

容量限额测试

已经通过Helm 部署的一个mysql2 实例,使用存储2G,信息查看如下:
# helm list
NAME REVISION UPDATED STATUS CHART NAMESPACE
mysql2 1 Thu Apr 12 15:27:11 2018 DEPLOYED mysql-0.3.7 default
查看PVC和PV,大小2G,mysql2-mysql
# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
mysql2-mysql Bound pvc-ea4ae3e0-3e22-11e8-8bb6-08002795cb26 2Gi RWO slow 19h
# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-ea4ae3e0-3e22-11e8-8bb6-08002795cb26 2Gi RWO Delete Bound default/mysql2-mysql slow 19h
查看mysql的pod
# kubectl get pod|grep mysql2
mysql2-mysql-56d64f5b77-j2v84 1/1 Running 2 19h
进入mysql所在容器
# kubectl exec -it mysql2-mysql-56d64f5b77-j2v84 /bin/bash
查看挂载路径,查看挂载信息
[email protected]:/#cd /var/lib/mysql
[email protected]:/var/lib/mysql#
[email protected]:/var/lib/mysql# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
none 48G 9.2G 37G 21% /
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /dev
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/ubuntu--1--vg-root 48G 9.2G 37G 21% /etc/hosts
shm 64M 0 64M 0% /dev/shm
192.168.5.191:vol_2c2227ee65b64a0225aa9bce848a9925 2.0G 264M 1.8G 13% /var/lib/mysql
tmpfs 1.5G 12K 1.5G 1% /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /sys/firmware
使用dd写入数据,写入一段时间以后,空间满了,会报错(报错信息有bug,不是报空间满了,而是报文件系统只读,应该是glusterfs和docker配合的问题)
[email protected]:/var/lib/mysql# dd if=/dev/zero of=test.img bs=8M count=300
dd: error writing 'test.img': Read-only file system
dd: closing output file 'test.img': Input/output error
查看写满以后的文件大小
[email protected]:/var/lib/mysql# ls -l
total 2024662
-rw-r----- 1 mysql mysql 56 Apr 12 07:27 auto.cnf
-rw-r----- 1 mysql mysql 1329 Apr 12 07:27 ib_buffer_pool
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 Apr 12 12:05 ib_logfile0
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 Apr 12 07:27 ib_logfile1
-rw-r----- 1 mysql mysql 79691776 Apr 12 12:05 ibdata1
-rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 Apr 12 12:05 ibtmp1
drwxr-s--- 2 mysql mysql 8192 Apr 12 07:27 mysql
drwxr-s--- 2 mysql mysql 8192 Apr 12 07:27 performance_schema
drwxr-s--- 2 mysql mysql 8192 Apr 12 07:27 sys
-rw-r--r-- 1 root mysql 1880887296 Apr 13 02:47 test.img
查看挂载信息(挂载信息显示bug,应该是glusterfs的bug)
[email protected]:/var/lib/mysql# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
none 48G 9.2G 37G 21% /
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /dev
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/ubuntu--1--vg-root 48G 9.2G 37G 21% /etc/hosts
shm 64M 0 64M 0% /dev/shm
192.168.5.191:vol_2c2227ee65b64a0225aa9bce848a9925 2.0G -16E 0 100% /var/lib/mysql
tmpfs 1.5G 12K 1.5G 1% /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
tmpfs 1.5G 0 1.5G 0% /sys/firmware
查看文件夹大小,为2G
# du -h
25M ./mysql
825K ./performance_schema
496K ./sys
2.0G .
如上说明glusterfs的限额作用是起效的,限制在2G的空间大小。