Kubernetes 基于GlusterFS+heketi的高可用动态存储管理StorageClass

Kubernetes中使用GlusterFS作为持久化存储，要提供storageClass使用需要依赖Heketi工具。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。
heketi：提供基于RESTful接口管理glusterfs的功能，可以方便的创建集群管理glusterfs的node，device，volume；与k8s结合可以创建动态的PV，扩展glusterfs存储的动态管理功能。主要用来管理glusterFS volume的生命周期，初始化时候就要分配好裸磁盘(未格式化)设备.

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glusterfs-cli,glusterfs-fuse.主要用于在每个node节点挂载volume。
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。
高可用(至少三个节点)：至少需要节点用来部署glusterfs集群，并且这3个节点每个节点需要至少一个空余的磁盘。

基础设施要求:

正在运行的glusterfs集群，至少有三个node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,就是没有格式化的）.
用于运行GlusterFS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）。

安装依赖及常用工具包：
yum -y install flex bison openssl openssl-devel libxml2-devel gcc lrzsz vim*
查找gluster的最新软件仓库：
yum search centos-release-gluster
安装最新版本的gluster软件仓库：
yum install centos-release-gluster7.noarch -y
安装gluster源，并安装glusterfs及相关软件包
yum install glusterfs glusterfs-server glusterfs-cli glusterfs-geo-replication glusterfs-rdma -y
客户端安装GlusterFS客户端软件
yum install glusterfs-fuse glusterfs-cli
启动Glusterd服务
systemctl start glusterd
systemctl enable glusterd --now //设开机自启，并立即启动服务

在任意一个节点上添加信任节点
gluster peer probe node99
gluster peer probe node110
gluster peer probe node145
gluster peer probe node108

查看节点状态：
gluster peer status //查看节点状态

创建复制卷

mkdir /glusterfs/storage1/rep_vol1
gluster volume create rep_vol1 replica 2 node99:/glusterfs/storage1/rep_vol1 node108:/glusterfs/storage1/rep_vol1

创建分布式卷

gluster volume create vdisk1 node108:/brick1 node110:/brick1 brick node145:/brick1 force

创建分布式复制卷

gluster volume create fbfz replica 2 transport tcp node108:/gluster/fbfz1 node110:/gluster/fbfz1 node145:/gluster/fbfz1 node108:/gluster/fbfz2 node110:/gluster/fbfz2 node145:/gluster/fbfz2 force

启动卷
gluster volume start rep_vol1
查看卷状态
gluster volume status
gluster volume info
客户端测试挂载卷
mount -t glusterfs node108:rep_vol /tmp/aaa
mount -t glusterfs node145:fbfz /mnt/fbfz
客户端测试卷数据存储
for i in `seq -w 1 3`;do cp -rp /var/log/messages /tmp/aaa/test-$i;done

其他备用操作

停止卷：
gluster volume stop vdisk2
删除卷：
gluster volume delete vdisk2
将某个存储节点主机从信任池中删除：
gluster peer detach node2

Heketi是由golang编写，直接静态编译运行二进制即可，也可以通过yum安装以及docker部署，主要会产生db文件存储cluster、node、device、volume等信息。

安装二进制包
wget -c https://github.com/heketi/heketi/releases/download/v8.0.0/heketi-v8.0.0.linux.amd64.tar.gz tar zxvf heketi-v9.0.0.linux.amd64.tar.gz
mkdir -pv /opt/heketi/{bin,conf,data}
cp heketi/heketi.json /opt/heketi/conf/
cp heketi/{heketi,heketi-cli} /opt/heketi/bin/

创建ssh-key

我们glusterFS部署在k8s集群外，所以heketi通过ssh管理glusterFS。需要创建免秘钥登陆到所有glusterFS节点。
ssh-keygen -f /opt/heketi/conf/heketi_key -t rsa -N ''
ssh-copy-id -i /opt/heketi/conf/heketi_key.pub root@node108 -p 2222
ssh-copy-id -i /opt/heketi/conf/heketi_key.pub root@node110 -p 2222
ssh-copy-id -i /opt/heketi/conf/heketi_key.pub root@node145 -p 2222

配置文件修改

注意：
需要说明的是，heketi有三种executor，分别为mock、ssh、kubernetes，建议在测试环境使用mock，生产环境使用ssh，当glusterfs以容器的方式部署在kubernetes上时，才使用kubernetes。我们这里将glusterfs和heketi独立部署，使用ssh的方式。
使用docker部署的时候，还需将/var/lib/heketi/mounts 挂载至容器里面, heketi 会将此目录作为 gluster volume的挂载点。

systemd配置
cat /usr/lib/systemd/system/heketi.service

启动heketi服务
systemctl start heketi
systemctl enable heketi
systemctl status heketi

添加cluster
/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json cluster create

将3个glusterfs节点作为node添加到cluster

添加节点

opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json node add --cluster "bb1362c3360d80419c822b9994381608" --management-host-name node108 --storage-host-name 10.14.151.108 --zone 1

/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json node add --cluster "bb1362c3360d80419c822b9994381608" --management-host-name node110 --storage-host-name 10.14.151.110 --zone 1

/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json node add --cluster "bb1362c3360d80419c822b9994381608" --management-host-name node145 --storage-host-name 10.14.151.145 --zone 1

查看节点：
/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey node list

添加device

机器只是作为gluster的运行单元，volume是基于device创建的。同时需要特别说明的是，目前heketi仅支持使用裸分区或裸磁盘(未格式化)添加为device，不支持文件系统。

/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json device add --name="/dev/sdb" --node "227fd34c519f0a2c9d5a5b7f3d048745"
/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json device add --name="/dev/sdb" --node "5f2d7412f0c874634aa8ee18865533bf"
/opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey --json device add --name="/dev/sdb" --node "e20c47a9d9a31a300ed85ccc37441608"

注：--node参数给出的id是上一步创建node时生成的，实际配置中，要添加每一个节点的每一块用于存储的硬盘。

生产实际配置

以上ad-hoc命令均可通过配置文件创建然后导入:

$ sudo cat /data/heketi/conf/topology.json

创建:

$ sudo heketi-cli topology load --json topology.json

添加volume

这里仅仅是做一个测试，实际使用中，会由kubernetes自动创建pv.
创建一个大小为3G，副本为2的volume

opt/heketi/bin/heketi-cli --user admin --server http://10.143.143.111:18080 --secret adminkey volume create --size 3 --replica 2

kubernetes storageclass 配置
创建storageclass
添加storageclass-glusterfs.yaml文件，内容如下：
cat storageclass-glusterfs.yaml

kubectl apply -f storageclass-glusterfs.yaml

kubectl get sc

注意:
storageclass.beta.kubernetes.io/is-default-class: "true" #表示此storageClass作为default sc，创建pvc不指定sc时，默认使用此sc.
reclaimPolicy: Retain #表示pv回收策略为保留，删除pvc时将不删除pv。
更详细的用法参考： <u>https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/#glusterfs</u>

创建pvc
kubectl create -f glusterfs-pvc.yaml
cat glusterfs-pvc.yaml

kubectl create -f glusterfs-pvc.yaml

kubectl get pv

kubectl get pvc

创建pod，使用pvc
cat mysql-deployment.yaml

kubectl create -f mysql-deployment.yaml

kubectl get deploy

kubectl get pods

kubectl exec -ti mysql-b75b5dcfb-cb7qm sh
df -Th

创建statefulset

kubectl apply -f nginx-statefulset.yml

kubectl get pod,pv,pvc

我们可以看到RECLAIM POLICY: Retain ,经过测试
删除pvc，pv status会变成Released状态，且不会被删除
删除pv, 通过heketi-cli volume list查看，volume不会被删除
kubernetes pv和gluster volume不一致时,可使用heketi来统一管理volume.此文档heketi和glusterfs都在kubernetes集群外部署。对于支持AWS EBS的磁盘，可通过EBS storageClass方式将glusterFS heketi部署在容器中管理.参考 https://github.com/gluster/gluster-kubernetes

参考文档
https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/
https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/#glusterfs
https://github.com/heketi/heketi/blob/master/docs/admin/readme.md
https://www.cnblogs.com/breezey/p/8849466.html
https://www.cnblogs.com/breezey/p/8849466.html )

验证测试：

kubectl exec -ti mysql-b75b5dcfb-cb7qm sh

说明挂掉一个节点是不影响用户使用的。

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