第33讲：K8S集群StorageClass使用Ceph CSI供应商与Cephfs文件系统集成
1.Ceph CSI供应商简介K8S StorageClass对接Ceph集群的Cephfs文件系统有两种方法，一种是cephfs-provisioner另一种是cephfs-csi。
Cephfs-csi是第三方的客户端程序，部署简单，只需要拉取下来镜像就可以部署乐成，而cephfs-provisioner则有许多的故障，相对于对接RBD的存储时，rbd-provisioner非常简单，rbd-csi则有许多故障。
Cephfs-csi官方文档：https://github.com/ceph/ceph-csi/blob/devel/docs/deploy-cephfs.md
2.创建Cephfs文件系统为StorageCLass提供底层存储端
2.1.创建Cephfs文件系统
Cephfs类型的CSI提供了指定使用哪一个Cephfs文件系统的参数，我们可以在Ceph集群中再创建一个Cephfs文件系统，专门为Storageclass使用。
1.创建Cephfs使用的资源池
# ceph osd pool create kubernetes_cephfs_data 16 16
pool 'kubernetes_cephfs_data' created
# ceph osd pool create kubernetes_cephfs_metadata 16 16
pool 'kubernetes_cephfs_metadata' created
2.创建cephfs文件系统
# ceph fs new kubernetes_cephfskubernetes_cephfs_metadata kubernetes_cephfs_data
new fs with metadata pool 24 and data pool 23
2.2.在Cephfs文件系统中为Storageclass创建子目次
这一步无需做，在2.3中说明。
我们可以将这一个Cephfs文件系统仅针对K8S集群进利用用，全部的K8S恒久化数据都存在这个Cephfs文件系统中，在这个文件系统里可以针对不同的应用程序，创建出不同的子目次，然后将子目次挂载到具体的应用程序上。ll
# mkdir /kubernetes_cephfs/k8s_data/storageclass_storage
cephfs文件系统就相当于系统中的一块磁盘，按照目次结构创建即可。
2.3.在Cephfs文件系统中创建一个子卷
StorageClass使用Cephfs-CSI客户端将数据恒久化到Cephfs文件系统时，无法指定Cephfs文件系统中现有的子目次进行挂载，只能将数据写在文件系统的/目次中，这是Cephfs-CSI程序内部写死的，无法进行设置，除非修改源代码。
如下图所示，StorageClass分配PV时，会通过Cephfs-CSI在Cephfs文件系统中/目次中创建一个volumes的子目次，在volumes中再创建一个子目次叫做csi，在csi目次中存放的都是PV恒久化的数据，每个PV都会对应生成一个目次。
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c3de0cb5b33c7efca5d2bac4b190435b.png
volumes目次是无法修改的，只能修改volumes目次中的子目次csi，Cephfs-CSI会在Ceph集群指定的Cephfs文件系统中创建一个子卷，这个目次就对应的就是子卷的名称。
下面我们来创建一个子卷。
命令格式：ceph fs subvolumegroup create {cephfs文件系统名称} {子卷名称}
1.创建子卷
# ceph fs subvolumegroup create kubernetes_cephfs k8s-storageclass-volumes
2.查看文件系统下所有的子卷
# ceph fs subvolumegroup ls kubernetes_cephfs
[
{
"name": "k8s-storageclass-volumes"
}
]
3.删除子卷的命令：
# ceph fs subvolumegroup create kubernetes_cephfs k8s-storageclass-volumes
3.在K8S集群中部署Cephfs-CSI供应商客户端
3.1.下载Cephfs-CSI客户端的资源编排文件
# git clone https://github.com/ceph/ceph-csi.git -b release-v3.4
# cd ceph-csi/deploy/cephfs/kubernetes
3.2.设置CSI连接Ceph集群的ConfigMap资源
# vim csi-config-map.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
data:
config.json: |-
[
{
"clusterID": "a5ec192a-8d13-4624-b253-5b350a616041",
"monitors": [
"192.168.20.20:6789",
"192.168.20.21:6789",
"192.168.20.22:6789"
],
"cephFS": {
"subvolumeGroup": "k8s-storageclass-volumes"
}
}
]
metadata:
name: ceph-csi-config
clusterID：集群的ID号
monitors：Monitor组件的地址
subvolumeGroup：Cephfs文件系统中的子卷名称，StorageClass分配的PV，产生的恒久化数据都会存储在这里。
3.3.将Ceph的设置文件保存在Configmap中
需要将Ceph的基础设置文件写入到Configmap资源中，CSI客户端的两个容器都需要挂载。
# vim ceph-config.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
data:
ceph.conf: |
auth_cluster_required = cephx
auth_service_required = cephx
auth_client_required = cephx
# keyring is a required key and its value should be empty
keyring: |
metadata:
name: ceph-config
3.4.调解资源编排文件的命名空间以及镜像地址
CSI的镜像在国外，拉取会超时，需要替换成DockerHub上的地址。
# NAMESPACE=cephfs-storage
# sed -ri "s/namespace: [^ ]+/namespace: $NAMESPACE/g" *.yaml
# sed -ri 's/k8s.gcr.io\/sig-storage/jiangxlrepo/' *.yaml
# sed -ri 's/quay.io\/cephcsi/jiangxlrepo/' *.yaml
3.5.部署CSI客户端
1）在K8S集群中部署CSI客户端
1.创建CSI客户端所在的Namespace
# kubectl create ns cephfs-storage
namespace/cephfs-storage created
2.部署所有的CSI资源控制器
# kubectl apply -f ./ -n cephfs-storage
configmap/ceph-config created
service/csi-cephfsplugin-provisioner created
deployment.apps/csi-cephfsplugin-provisioner created
daemonset.apps/csi-cephfsplugin created
service/csi-metrics-cephfsplugin created
configmap/ceph-csi-config created
podsecuritypolicy.policy/cephfs-csi-nodeplugin-psp created
role.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-nodeplugin-psp created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-nodeplugin-psp created
serviceaccount/cephfs-csi-nodeplugin created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-nodeplugin created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-nodeplugin created
podsecuritypolicy.policy/cephfs-csi-provisioner-psp created
role.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-provisioner-psp created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-provisioner-psp created
serviceaccount/cephfs-csi-provisioner created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-external-provisioner-runner created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-provisioner-role created
role.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-external-provisioner-cfg created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cephfs-csi-provisioner-role-cfg created
csidriver.storage.k8s.io/cephfs.csi.ceph.com created
2）检察部署的CSI客户端Pod资源
# kubectl get pod -n cephfs-storage
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
csi-cephfsplugin-bfdvj 3/3 Running 0 39s
csi-cephfsplugin-ngv84 3/3 Running 0 39s
csi-cephfsplugin-provisioner-7bffb54f69-d26ms 6/6 Running 0 38s
csi-cephfsplugin-provisioner-7bffb54f69-q2wsn 6/6 Running 0 38s
csi-cephfsplugin-provisioner-7bffb54f69-q6hw9 6/6 Running 0 38s
csi-cephfsplugin-qlj4k 3/3 Running 0 39s
全部处于Running状态，下面可以来创建StorageClass存储类，将数据恒久化到Cephfs文件系统了。
4.基于Cephfs文件系统创建Storageclass资源并进利用用
Cephfs的CSI客户端驱动已经在集群中部署完成了，下面可以创建一个StorageClass资源通过CSI驱动连接Ceph集群的块存储设备。
创建完StorageClass后，可以创建一个PVC存储卷，观察PV是否会自动创建，最后在Pod中使用PVC。
使用CSI之前，先在每一个K8S节点中安装Ceph的相关命令。
yum -y install ceph-common
4.1.将K8S访问Cephfs文件系统的用户信息存储在Secret资源中
将用户信息的Secret资源固定存放在一个Namespace下，然后在StorageClass中引用即可。
1）编写资源编排文件
# vim cephfs-sc-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: cephfs-sc-secret
namespace: kube-system
stringData:
userID: admin
userKey: AQBIWUhiEmaFOBAA6Jr6itUeHiLVVOeYFVpRog==
adminID: admin
adminKey: AQBIWUhiEmaFOBAA6Jr6itUeHiLVVOeYFVpRog==
2）创建Secret资源
# kubectl apply -f cephfs-sc-secret.yaml
secret/csi-cephfs-secret created
4.2.创建一个StorageClass资源控制器
1）编写资源编排文件
# vim cephfs-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: cephfs-storageclass
provisioner: cephfs.csi.ceph.com #cephfs csi客户端的驱动名称
parameters:
clusterID: a5ec192a-8d13-4624-b253-5b350a616041 #集群的ID
fsName: kubernetes_cephfs #使用Ceph集群的哪一个Cephfs文件系统
pool: kubernetes_cephfs_data #Cephfs文件系统的数据资源池名称
#rootPath: /k8s_data/storageclass_storage #无需指定Cephfs文件系统中的子目录，CSi会自动在/下的volumes目录中存储，无法修改
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: cephfs-sc-secret
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: kube-system
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-name: cephfs-sc-secret
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-namespace: kube-system
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: cephfs-sc-secret
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: kube-system
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
2）创建StorageClass并检察资源的状态
# kubectl apply -f cephfs-sc-secret.yaml
secret/cephfs-sc-secret created
# kubectl get sc
NAME PROVISIONER RECLAIMPOLICY VOLUMEBINDINGMODE ALLOWVOLUMEEXPANSION AGE
cephfs-storageclass cephfs.csi.ceph.com Delete Immediate true 3s
4.3.创建PVC存储卷从StorageClass中自动分配PV
1）编写PVC的资源编排文件
# vim cephfs-sc-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: cephfs-sc-pvc
spec:
accessModes:
- ReadWriteMany
resources:
requests:
storage: 1Gi
storageClassName: cephfs-storageclass
2）创建资源并检察资源的状态
# kubectl apply -f cephfs-sc-pvc.yaml
persistentvolumeclaim/cephfs-sc-pvc created
# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
cephfs-sc-pvc Bound pvc-9fcb0460-6547-4e9f-8efe-6e2266bc4aab 1Gi RWX cephfs-storageclass 68s
可以看到PVC已经与pvc-f5ce8114-088e-41fa-91da-63d759f1dd9c这个PV进行了绑定，这个PV就是由Storageclass自动创建的。
# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-9fcb0460-6547-4e9f-8efe-6e2266bc4aab 1Gi RWX Delete Bound default/cephfs-sc-pvc cephfs-storageclass 69s
4.4.创建Pod资源挂载PVC存储卷
PVC已经预备就绪了，下面创建一个Pod资源，将PVC挂载到Pod资源中，恒久化Pod资源的数据。
1）编写资源编排文件
# vim cephfs-sc-pvc-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: cephfs-sc-pvc-pod
spec:
containers:
- image: nginx:1.15
name: nginx
ports:
- name: web
containerPort: 80
protocol: TCP
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /var/www/html
volumes:
- name: data
persistentVolumeClaim:
claimName: cephfs-sc-pvc
2）创建资源并观察资源的状态
# kubectl apply -f cephfs-sc-pvc-pod.yaml
pod/cephfs-sc-pvc-pod created
# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cephfs-sc-pvc-pod 1/1 Running 0 42s
4.5.进入Pod资源进行数据恒久化利用
进入的Pod容器的PVC挂载路径，写入一些数据文件。
# kubectl exec -it cephfs-sc-pvc-pod bash
root@cephfs-sc-pvc-pod:/# cd /var/www/html/
root@cephfs-sc-pvc-pod:/var/www/html# touch web{1..5}.index
root@cephfs-sc-pvc-pod:/var/www/html# mkdir code login admin
root@cephfs-sc-pvc-pod:/var/www/html# ls
admincodeloginweb1.index web2.indexweb3.index web4.indexweb5.index
4.6.检察由StorageClass分配的PV与Cephfs文件存储中子目次的对应关系
由StorageClass动态创建的PV，生成的名称都是随机的，没有什么寄义，盲目的在Cephfs文件系统中找不一定能找的对。
可以通过kubectl describe pv {pv_name}目次看到PV恒久化的数据存储在Cephfs文件系统的哪个路径中，
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/074197a86fe990e22a6753b62d9aa356.png
主要看这一行：
subvolumePath=/volumes/k8s-storageclass-volumes/csi-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2/50b7e45b-a48d-4d0f-be36-86812c8367e8
/volumes目次：是CSI客户端从代码部分就指定好的，无法变动。
/volumes/k8s-storageclass-volumes目次：k8s-storageclass-volumes目次对应的就是在Cephfs文件系统中创建的子卷名称
/volumes/k8s-storageclass-volumes/csi-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2目次：第三级si-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2目次是由CSI创建的子卷，PV会保存在这一级目次中，也是一个目次。
/volumes/k8s-storageclass-volumes/csi-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2/50b7e45b-a48d-4d0f-be36-86812c8367e8：第四级50b7e45b-a48d-4d0f-be36-86812c8367e8目次就是PV的目次，也是Pod数据恒久化落盘的位置。
每当StorageClass分配一个PV，都会在文件系统中/volumes/目次下生产一个元数据文件，并且在创建的子卷目次下为每一个PV创建一个csi的子卷，最后在创建一个目次来存放PV的数据。
我们可以再创建一个PVC，由Storageclass为其分配PV，检察目次结构，如下图所示。
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ad407b540c816f5e30a1a238bf92d44b.png
万万不要删除volumes这个目次，一旦这个目次删除，使用Cephfs的StorageCLass再次分配PV时就会产生题目，此时只需要将CSI客户端重新部署即可解决题目。
4.7.观察Cephfs文件系统中是否有Pod产生的数据
Pod产生的数据都会存储在/volumes/{子卷}/{CSI子卷}/{PV目次}这个路径下。
# tree /kubernetes_cephfs/
/kubernetes_cephfs/
└── volumes
├── _deleting
├── k8s-storageclass-volumes
│ └── csi-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2
│ └── 50b7e45b-a48d-4d0f-be36-86812c8367e8
│ ├── admin
│ ├── login
│ ├── web
│ ├── web1.txt
│ ├── web2.txt
│ ├── web3.txt
│ ├── web4.txt
│ └── web5.txt
└── _k8s-storageclass-volumes:csi-vol-2f7d25c6-bfe8-11ec-8b4e-d65c041d72e2.meta
8 directories, 6 files
5.Statefulset控制器结合Storageclass为每个Pod分配独立存储
现在StorageClass已经对接好了Ceph集群的Cephfs文件系统，下面在Statefulset控制器使用StorageClass为每个Pod分配独立的存储源。
每个Pod都会通过StorageClass创建出一个PVC和PV，每个PVC都会对应一个PV，每个PV都会在文件系统中创建一组目次。
5.1.编写Statefulset控制器资源编排文件
# vim cephfs-statefulset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: nginx
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
serviceName: "nginx"
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.15
volumeMounts:
- name: web-data
mountPath: /var/www/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: web-data
spec:
storageClassName: "cephfs-storageclass"
accessModes:
- ReadWriteMany
resources:
requests:
storage: 1Gi
5.2.创建资源控制器并观察PV和PVC的状态
1.创建statefulset控制器
# kubectl apply -f cephfs-statefulset.yaml
statefulset.apps/nginx created
2.查看创建的资源
# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cephfs-sc-pvc-pod 1/1 Running 0 80m
nginx-0 1/1 Running 0 8m35s
nginx-1 1/1 Running 0 8m24s
nginx-2 1/1 Running 0 8m15s
3.查看PV和PVC
# kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-0350926b-1933-411b-8eb4-ba583e272c08 1Gi RWX Delete Bound default/web-data-nginx-1 cephfs-storageclass 9m4s
pvc-49747cef-46b0-4f83-976d-039020b679c4 1Gi RWX Delete Bound default/web-data-nginx-0 cephfs-storageclass 9m15s
pvc-93fcf7bf-b593-4b7c-8a04-717d49685c93 1Gi RWX Delete Bound default/web-data-nginx-2 cephfs-storageclass 8m55s
pvc-9fcb0460-6547-4e9f-8efe-6e2266bc4aab 1Gi RWX Delete Bound default/cephfs-sc-pvc cephfs-storageclass 81m
# kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
cephfs-sc-pvc Bound pvc-9fcb0460-6547-4e9f-8efe-6e2266bc4aab 1Gi RWX cephfs-storageclass 81m
web-data-nginx-0 Bound pvc-49747cef-46b0-4f83-976d-039020b679c4 1Gi RWX cephfs-storageclass 9m36s
web-data-nginx-1 Bound pvc-0350926b-1933-411b-8eb4-ba583e272c08 1Gi RWX cephfs-storageclass 9m25s
web-data-nginx-2 Bound pvc-93fcf7bf-b593-4b7c-8a04-717d49685c93 1Gi RWX cephfs-storageclass 9m16s
5.3.检察PV对应在Cephfs文件系统中的目次结构
每一个PV都对应一个子目次和数据文件。
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/03b32da1304abadadc61fea38e5642f3.png
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