Kubernetes 使用 ceph-csi 消费 RBD 做为持久化存储
本文详细介绍了如何在 Kubernetes 集群中部署 ceph-csi（v3.1.0），并使用 RBD 做为持久化存储。html
须要的环境参考下图：node
本文使用的环境版本信息：git
Kubernetes 版本：github
$ kubectl get node NAME STATUS ROLES AGE VERSION sealos01 Ready master 23d v1.18.8 sealos02 Ready master 23d v1.18.8 sealos03 Ready master 23d v1.18.8
Ceph 版本：json
$ ceph version ceph version 14.2.11 (f7fdb2f52131f54b891a2ec99d8205561242cdaf) nautilus (stable)
如下是详细部署过程：api
1. 新建 Ceph Poolbash
建立一个新的 ceph 存储池（pool） 给 Kubernetes 使用：app
$ ceph osd pool create kubernetes pool ' kubernetes' created
查看全部的 pool：ide
$ ceph osd lspools 1 cephfs_data 2 cephfs_metadata 3 .rgw.root 4 default.rgw.control 5 default.rgw.meta 6 default.rgw.log 7 kubernetes
2. 新建用户测试
为 Kubernetes 和 ceph-csi 单首创建一个新用户：
$ ceph auth get-or-create client.kubernetes mon 'profile rbd' osd 'profile rbd pool=kubernetes' mgr 'profile rbd pool=kubernetes' [client.kubernetes] key = AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw==
后面的配置须要用到这里的 key，若是忘了能够经过如下命令来获取：
$ ceph auth get client.kubernetes exported keyring for client.kubernetes [client.kubernetes] key = AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw== caps mgr = "profile rbd pool=kubernetes" caps mon = "profile rbd" caps osd = "profile rbd pool=kubernetes"
3. 部署 ceph-csi
拉取 ceph-csi 的最新 release 分支（v3.1.0）：
$ git clone --depth 1 --branch v3.1.0 https://gitclone.com/github.com/ceph/ceph-csi
这里使用 gitclone 来加速拉取。
修改 Configmap
获取 Ceph 集群的信息：
$ ceph mon dump dumped monmap epoch 1 epoch 1 fsid 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b last_changed 2020-09-12 16:16:53.774567 created 2020-09-12 16:16:53.774567 min_mon_release 14 (nautilus) 0: [v2:172.16.1.21:3300/0,v1:172.16.1.21:6789/0] mon.sealos01 1: [v2:172.16.1.22:3300/0,v1:172.16.1.22:6789/0] mon.sealos02 2: [v2:172.16.1.23:3300/0,v1:172.16.1.23:6789/0] mon.sealos03
这里须要用到两个信息：
fsid : 这个是 Ceph 的集群 ID。
监控节点信息。目前 ceph-csi 只支持 v1 版本的协议，因此监控节点那里咱们只能用 v1 的那个 IP 和端口号（例如，172.16.1.21:6789）。
进入 ceph-csi 的 deploy/rbd/kubernetes 目录：
$ cd deploy/rbd/kubernetes $ ls -l ./ total 36 -rw-r--r-- 1 root root 100 Sep 14 04:49 csi-config-map.yaml -rw-r--r-- 1 root root 1686 Sep 14 04:49 csi-nodeplugin-psp.yaml -rw-r--r-- 1 root root 858 Sep 14 04:49 csi-nodeplugin-rbac.yaml -rw-r--r-- 1 root root 1312 Sep 14 04:49 csi-provisioner-psp.yaml -rw-r--r-- 1 root root 3105 Sep 14 04:49 csi-provisioner-rbac.yaml -rw-r--r-- 1 root root 5497 Sep 14 04:49 csi-rbdplugin-provisioner.yaml -rw-r--r-- 1 root root 5852 Sep 14 04:49 csi-rbdplugin.yaml
将以上获取的信息写入 csi-config-map.yaml：
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
data:
config.json: |-
[
{
"clusterID": "154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b",
"monitors": [
"172.16.1.21:6789",
"172.15.1.22:6789",
"172.16.1.23:6789"
]
}
]
metadata:
name: ceph-csi-config
建立一个新的 namespace 专门用来部署 ceph-csi：
$ kubectl create ns ceph-csi
将此 Configmap 存储到 Kubernetes 集群中：
$ kubectl -n ceph-csi apply -f csi-config-map.yaml
新建 Secret
使用建立的 kubernetes 用户 ID 和 cephx 密钥生成 Secret：
cat <<EOF > csi-rbd-secret.yaml apiVersion: v1 kind: Secret metadata: name: csi-rbd-secret namespace: ceph-csi stringData: userID: kubernetes userKey: AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw== EOF
部署 Secret：
$ kubectl apply -f csi-rbd-secret.yaml
RBAC 受权
将全部配置清单中的 namespace 改为 ceph-csi：
$ sed -i "s/namespace: default/namespace: ceph-csi/g" $(grep -rl "namespace: default" ./)
$ sed -i -e "/^kind: ServiceAccount/{N;N;a\ namespace: ceph-csi # 输入到这里的时候须要按一下回车键，在下一行继续输入
}" $(egrep -rl "^kind: ServiceAccount" ./)
建立必须的 ServiceAccount 和 RBAC ClusterRole/ClusterRoleBinding 资源对象：
$ kubectl create -f csi-provisioner-rbac.yaml $ kubectl create -f csi-nodeplugin-rbac.yaml
建立 PodSecurityPolicy：
$ kubectl create -f csi-provisioner-psp.yaml $ kubectl create -f csi-nodeplugin-psp.yaml
部署 CSI sidecar
将 csi-rbdplugin-provisioner.yaml 和 csi-rbdplugin.yaml 中的 kms 部分配置注释掉：
部署 csi-rbdplugin-provisioner：
$ kubectl -n ceph-csi create -f csi-rbdplugin-provisioner.yaml
这里面包含了 6 个 Sidecar 容器，包括 external-provisioner、external-attacher、csi-resizer 和 csi-rbdplugin。
部署 RBD CSI driver
最后部署 RBD CSI Driver：
$ kubectl -n ceph-csi create -f csi-rbdplugin.yaml
Pod 中包含两个容器：CSI node-driver-registrar 和 CSI RBD driver。
建立 Storageclass
$ cat <<EOF > storageclass.yaml --- apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name: csi-rbd-sc provisioner: rbd.csi.ceph.com parameters: clusterID: 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b pool: kubernetes imageFeatures: layering csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: csi-rbd-secret csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: ceph-csi csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-name: csi-rbd-secret csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-namespace: ceph-csi csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: csi-rbd-secret csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: ceph-csi csi.storage.k8s.io/fstype: ext4 reclaimPolicy: Delete allowVolumeExpansion: true mountOptions: - discard EOF
这里的 clusterID 对应以前步骤中的 fsid。
imageFeatures 用来肯定建立的 image 特征，若是不指定，就会使用 RBD 内核中的特征列表，但 Linux 不必定支持全部特征，因此这里须要限制一下。
3. 试用 ceph-csi
Kubernetes 经过 PersistentVolume 子系统为用户和管理员提供了一组 API，将存储如何供应的细节从其如何被使用中抽象出来，其中 PV（PersistentVolume） 是实际的存储，PVC（PersistentVolumeClaim） 是用户对存储的请求。
下面经过官方仓库的示例来演示如何使用 ceph-csi。
先进入 ceph-csi 项目的 example/rbd 目录，而后直接建立 PVC：
$ kubectl apply -f pvc.yaml
查看 PVC 和申请成功的 PV：
$ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE rbd-pvc Bound pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO csi-rbd-sc 8m21s $ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc csi-rbd-sc 8m18s
再建立示例 Pod：
$ kubectl apply -f pod.yaml
进入 Pod 里面测试读写数据：
$ kubectl exec -it csi-rbd-demo-pod bash root@csi-rbd-demo-pod:/# cd /var/lib/www/ root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# ls -l total 4 drwxrwxrwx 3 root root 4096 Sep 14 09:09 html root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# echo "https://fuckcloudnative.io" > sealos.txt root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# cat sealos.txt https://fuckcloudnative.io
列出 kubernetes pool 中的 rbd images：
$ rbd ls -p kubernetes csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6
查看该 image 的特征：
$ rbd info csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 -p kubernetes rbd image 'csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6': size 1 GiB in 256 objects order 22 (4 MiB objects) snapshot_count: 0 id: 8da46585bb36 block_name_prefix: rbd_data.8da46585bb36 format: 2 features: layering op_features: flags: create_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020 access_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020 modify_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020
能够看到对 image 的特征限制生效了，这里只有 layering。
实际上这个 image 会被挂载到 node 中做为一个块设备，到运行 Pod 的 Node 上能够经过 rbd 命令查看映射信息：
$ rbd showmapped id pool namespace image snap device 0 kubernetes csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd0
在 node 上查看挂载信息：
$ lsblk -l|grep rbd rbd0 252:32 0 1G 0 disk /var/lib/kubelet/pods/15179e76-e06e-4c0e-91dc-e6ecf2119f4b/volumes/kubernetes.io~csi/pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f/mount
在 容器中查看挂载信息：
$ kubectl exec -it csi-rbd-demo-pod bash root@csi-rbd-demo-pod:/# lsblk -l|grep rbd rbd0 252:32 0 1G 0 disk /var/lib/www/html
一切正常！
4. 试用卷快照功能
要想使用卷快照（Volume Snapshot）功能，首先须要在 apiserver 的 --feature-gates 参数中加上 VolumeSnapshotDataSource=true，不过从 Kubernetes 1.17 开始这个特性已经默认开启了，不须要再手动添加。
卷快照功能不是 Kubernetes 的核心 API，它是经过 CRD 来实现的，同时还须要一个卷快照控制器（须要单独部署）。卷快照控制器和 CRD 独立于特定的 CSI 驱动，不管 Kubernetes 集群中部署了多少 CSI 驱动，每一个集群都必须只运行一个卷快照控制器和一组卷快照 CRD。
卷快照 CRD 和控制器都在这个项目中：https：//github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter。
将 external-snapshotter
项目拉取到本地：
$ git clone --depth 1 https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter
建立卷快照 CRD：
$ cd external-snapshotter $ kubectl create -f client/config/crd
将卷快照部署清单中的 namespace 改为 kube-system：
$ sed -i "s/namespace: default/namespace: kube-system/g" $(grep -rl "namespace: default" deploy/kubernetes/snapshot-controller)
部署卷快照控制器：
$ kubectl create -f deploy/kubernetes/snapshot-controller
如今能够回到 ceph-csi 的 examples/rbd 目录试用卷快照功能了。先将 snapshotclass.yaml 中的 clusterID 改为 Ceph 的集群 ID：
--- apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1 kind: VolumeSnapshotClass metadata: name: csi-rbdplugin-snapclass driver: rbd.csi.ceph.com parameters: # String representing a Ceph cluster to provision storage from. # Should be unique across all Ceph clusters in use for provisioning, # cannot be greater than 36 bytes in length, and should remain immutable for # the lifetime of the StorageClass in use. # Ensure to create an entry in the configmap named ceph-csi-config, based on # csi-config-map-sample.yaml, to accompany the string chosen to # represent the Ceph cluster in clusterID below clusterID: 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b # Prefix to use for naming RBD snapshots. # If omitted, defaults to "csi-snap-". # snapshotNamePrefix: "foo-bar-" csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-name: csi-rbd-secret csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-namespace: ceph-csi deletionPolicy: Delete
而后建立 snapshot class：
$ kubectl create -f snapshotclass.yaml
查看 snapshot class 是否建立成功：
$ kubectl get volumesnapshotclass NAME DRIVER DELETIONPOLICY AGE csi-rbdplugin-snapclass rbd.csi.ceph.com Delete 2s
还记得上一节建立的 rbd-pvc 吗，如今咱们能够直接建立该 PVC 的快照来进行备份了，卷快照的配置清单以下：
--- apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1 kind: VolumeSnapshot metadata: name: rbd-pvc-snapshot spec: volumeSnapshotClassName: csi-rbdplugin-snapclass source: persistentVolumeClaimName: rbd-pvc
经过该配置清单建立 PVC rbd-pvc 的快照：
$ kubectl create -f snapshot.yaml
验证快照是否建立成功：
$ kubectl get volumesnapshot NAME READYTOUSE SOURCEPVC SOURCESNAPSHOTCONTENT RESTORESIZE SNAPSHOTCLASS SNAPSHOTCONTENT CREATIONTIME AGE rbd-pvc-snapshot false rbd-pvc csi-rbdplugin-snapclass snapcontent-9011a05f-dc34-480d-854e-814b0b1b245d 16s
在 Ceph 集群中能够看到新建立快照的 image 名称：
$ rbd ls -p kubernetes csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6
查看新建立的快照信息：
$ rbd snap ls csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d -p kubernetes SNAPID NAME SIZE PROTECTED TIMESTAMP 9 csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d 1 GiB Tue Sep 15 03:55:34 2020
快照也是 pool 中的一个 image，因此能够用常规的命令查看快照的详细信息：
$ rbd info csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d -p kubernetes rbd image 'csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d': size 1 GiB in 256 objects order 22 (4 MiB objects) snapshot_count: 1 id: 66cdcd259693 block_name_prefix: rbd_data.66cdcd259693 format: 2 features: layering, deep-flatten, operations op_features: clone-child flags: create_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020 access_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020 modify_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020 parent: kubernetes/csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6@33d02b70-bc82-4def-afd3-b7a40567a8db overlap: 1 GiB
若是想恢复快照，能够直接基于快照建立 PVC，配置清单内容以下：
--- apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: rbd-pvc-restore spec: storageClassName: csi-rbd-sc dataSource: name: rbd-pvc-snapshot kind: VolumeSnapshot apiGroup: snapshot.storage.k8s.io accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 1Gi
建立 PVC：
$ kubectl apply -f pvc-restore.yaml
查看 PVC 和申请成功的 PV：
$ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE rbd-pvc Bound pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO csi-rbd-sc 22h rbd-pvc-restore Bound pvc-e0ef4f6a-03dc-4c3b-a9c2-db03baf35ab0 1Gi RWO csi-rbd-sc 2m45s $ kubectl get pv pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc csi-rbd-sc 22h pvc-e0ef4f6a-03dc-4c3b-a9c2-db03baf35ab0 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc-restore csi-rbd-sc 2m14s
能够看到 PV 申请成功了，对应到 Ceph 里面就多了一个 RBD image：
$ rbd ls -p kubernetes csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 csi-vol-e32d46bd-f722-11ea-a3fa-ee21730897e6
建立一个新 Pod，使用该 PV 做为持久化存储：
$ kubectl apply -f pod-restore.yaml
待 Pod 运行成功后，到运行 Pod 的 Node 上能够经过 rbd 命令查看映射信息：
$ rbd showmapped id pool namespace image snap device 0 kubernetes csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd0 1 kubernetes csi-vol-e32d46bd-f722-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd1
5. 清理
结束对示例应用的体验后，就可使用下面的命令来完成应用的删除和清理了：
$ kubectl delete -f pod-restore.yaml $ kubectl delete -f pvc-restore.yaml $ kubectl delete -f snapshot.yaml $ kubectl delete -f snapshotclass.yaml $ kubectl delete -f pod.yaml $ kubectl delete -f pvc.yaml