探索 Kubernetes 持久化存储之 Rook Ceph 初窥门径

在 Kubernetes 生态系统中，持久化存储是支撑业务应用稳定运行的基石，对于维护整个系统的健壮性至关重要。对于选择自主搭建 Kubernetes 集群的运维架构师来说，挑选合适的后端持久化存储办理方案是关键的选型决策。目前，Ceph、GlusterFS、NFS、Longhorn 和 openEBS 等办理方案已在业界得到广泛应用。
为了丰富技术栈，并为容器云平台的持久化存储设计提供更广泛的灵活性和选择性，今天，我将领导各人一起探索，如何将 Ceph 集成到由 KubeSphere 管理的 Kubernetes 集群中。
集成 Ceph 至 Kubernetes 集群主要有两种方案：

• 利用 Rook Ceph 直接在 Kubernetes 集群上部署 Ceph 集群，这种方式更贴近云原生的应用特性。
  
• 手动部署独立的 Ceph 集群，并配置 Kubernetes 集群与之对接，实现存储服务的集成。
  

本文将重点实战演示使用 Rook Ceph 在 Kubernetes 集群上直接部署 Ceph 集群的方法，让您体验到云原生环境下 Ceph 部署的便捷与强大。
实战服务器配置(架构 1:1 复刻小规模生产环境，配置略有不同)
主机名IPCPU内存系统盘数据盘用途ksp-registry192.168.9.904840200Harbor 镜像堆栈ksp-control-1192.168.9.914840100KubeSphere/k8s-control-planeksp-control-2192.168.9.924840100KubeSphere/k8s-control-planeksp-control-3192.168.9.934840100KubeSphere/k8s-control-planeksp-worker-1192.168.9.9441640100k8s-worker/CIksp-worker-2192.168.9.9541640100k8s-workerksp-worker-3192.168.9.9641640100k8s-workerksp-storage-1192.168.9.974840400+Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Ceph/NFSksp-storage-2192.168.9.984840300+Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Cephksp-storage-3192.168.9.994840300+Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Cephksp-gpu-worker-1192.168.9.10141640100k8s-worker(GPU NVIDIA Tesla M40 24G)ksp-gpu-worker-2192.168.9.10241640100k8s-worker(GPU NVIDIA Tesla P100 16G)ksp-gateway-1192.168.9.1032440自建应用服务代理网关/VIP：192.168.9.100ksp-gateway-2192.168.9.1042440自建应用服务代理网关/VIP：192.168.9.100ksp-mid192.168.9.1054840100部署在 k8s 集群之外的服务节点（Gitlab 等）合计15561526002100+实战环境涉及软件版本信息

• 操作系统：openEuler 22.03 LTS SP3 x86_64
  
• KubeSphere：v3.4.1
  
• Kubernetes：v1.28.8
  
• KubeKey:  v3.1.1
  
• Containerd：1.7.13
  
• Rook：v1.14.9
  
• Ceph:  v18.2.4
  

1. Rook 部署规划

为了更好地满足生产环境的实际需求，在规划和部署存储基础设施时，我增加了以下计谋：

• 节点扩展：向 Kubernetes 集群中新增三个专用节点，这些节点将专门承载 Ceph 存储服务，确生存储操作的高效性和稳定性。
  
• 组件隔离：所有 Rook 和 Ceph 组件以及数据卷将被部署在这些专属节点上，实现组件的清晰隔离和专业化管理。
  
• 节点标签化：为每个存储节点设置了专门的标签 node.kubernetes.io/storage=rook，以便 Kubernetes 可以或许智能地调度相关资源。同时，非存储节点将被标记为 node.rook.io/rook-csi=true，这表明它们将承载 Ceph CSI 插件，使得运行在这些节点上的业务 Pod 可以或许利用 Ceph 提供的持久化存储。
  
• 存储介质配置：在每个存储节点上，我将新增一块 100G 的 Ceph 专用数据盘 /dev/sdd。为包管最佳性能，该磁盘将采用裸设备形态直接供 Ceph OSD 使用，无需举行分区或格式化。
  

重要提示：

• 本文提供的配置和部署经验对于理解 Rook-Ceph 的安装和运行机制具有参考价值。然而，猛烈发起不要将本文形貌的配置直接应用于任何形式的生产环境。
  
• 在生产环境中，还需进一步考虑使用 SSD、NVMe 磁盘等高性能存储介质；细致规划故障域；订定详尽的存储节点计谋；以及举行细致的系统优化配置等。
  

2. 前置条件

2.1  Kubernetes 版本

• Rook 可以安装在任何现有的 Kubernetes 集群上，只要它满足最低版本，并且授予 Rook 所需的特权
  
• 早期 v1.9.7 版本的 Rook 支持 Kubernetes v1.17 或更高版本
  
• 如今的 v1.14.9 版本支持 Kubernetes v1.25 到 v1.30 版本（可能支持更低的版本，可以本身验证测试）
  

2.2 CPU Architecture

支持的 CPU 架构包括： amd64 / x86_64 and arm64。
2.3 Ceph 先决条件

为了配置 Ceph 存储集群，至少需要以下任意一种类型的本地存储:

• Raw devices (no partitions or formatted filesystems，没有分区和格式化文件系统，本文选择)
  
• Raw partitions (no formatted filesystem，已分区但是没有格式化文件系统)
  
• LVM Logical Volumes (no formatted filesystem)
  
• PVs available from a storage class in block mode
  

使用以下命令确认分区或设备是否使用文件系统并举行了格式化：

1. $ lsblk -f
2. NAME               FSTYPE      FSVER    LABEL  UUID                                   FSAVAIL FSUSE% MOUNTPOINTS
3. sda
4. ├─sda1             ext4        1.0             b5e46d67-426b-476f-bd89-18137af7ff59    682.5M    23% /boot
5. └─sda2             LVM2_member LVM2 001        NepB96-M3ux-Ei6Q-V7AX-BCy1-e2RN-Lzbecn
6.   ├─openeuler-root ext4        1.0             0495bb1d-16f7-4156-ab10-5bd837b24de5     29.9G     7% /
7.   └─openeuler-swap swap        1               837d3a7e-8aac-4048-bb7a-a6fdd8eb5931
8. sdb                LVM2_member LVM2 001        Dyj93O-8zKr-HMah-hxjd-8IZP-IxVE-riWf3O
9. └─data-lvdata      xfs                         1e9b612f-dbd9-46d2-996e-db74073d6648       86G    14% /data
10. sdc                LVM2_member LVM2 001        LkTCe2-0vp7-e3SJ-Xxzb-UzN1-sd2T-74TF3L
11. └─longhorn-data    xfs                         30a13ac0-6eef-433c-8d7e-d6776ec669ff     99.1G     1% /longhorn
12. sdd

复制代码

• 假如 FSTYPE 字段不为空，说明该设备已经格式化为文件系统，对应的值就是文件系统类型
  
• 假如 FSTYPE 字段为空，说明该设备还没有被格式化，可以被 Ceph 使用
  
• 本例中可以使用的设备为 sdd
  

假如需要清算已有磁盘给 Ceph 使用，请使用下面的命令（生产环境请谨慎）：

1. yum install gdisk
2. sgdisk --zap-all /dev/sdd

复制代码

2.4 LVM 需求

Ceph OSDs 在以下场景依赖 LVM。

• If encryption is enabled (encryptedDevice: "true" in the cluster CR)
  
• A metadata device is specified
  
• osdsPerDevice is greater than 1
  

Ceph OSDs 在以下场景不需要 LVM。

• OSDs are created on raw devices or partitions
  
• Creating OSDs on PVCs using the storageClassDeviceSets
  

openEuler 默认已经安装 lvm2，假如没有装，使用下面的命令安装。

1. yum install -y lvm2

复制代码

2.5 Kernel 需求

• RBD  需求
  

Ceph 需要使用构建了 RBD 模块的 Linux 内核。许多 Linux 发行版都有这个模块，但不是所有发行版都有。比方，GKE Container-Optimised OS (COS) 就没有 RBD。
在 Kubernetes 节点使用 lsmod | grep rbd 命令验证，假如没有任何输出，请执行下面的命令加载 rbd 模块。

1. # 在当前环境加载 rbd 和 nbd 模块
2. modprobe rbd
3. modprobe nbd
5. # 开机自动加载 rbd 和 nbd 模式（适用于 openEuler）
6. echo "rbd" >> /etc/modules-load.d/rook-ceph.conf
7. echo "nbd" >> /etc/modules-load.d/rook-ceph.conf
9. # 再次执行命令验证
10. lsmod | grep rbd
12. # 正确的输出结果如下
13. $ lsmod | grep rbd
14. rbd                   135168  0
15. libceph               413696  1 rbd

复制代码

• CephFS 需求
  

假如您将从 Ceph shared file system (CephFS) 创建卷，保举的最低内核版本是 4.17。假如内核版本小于 4.17，则不会强制执行请求的 PVC sizes。存储配额只会在更新的内核上执行。
注意： openEuler 22.03 SP3 目前最新的内核为 5.10.0-218.0.0.121，虽然大于 4.17 但是有些过于高了，在安装 Ceph CSI Plugin 的时候可能会遇到 CSI 驱动无法注册的题目。
3. 扩容集群节点

3.1 扩容存储专用 Worker 节点

将新增的三台存储专用节点加入已有的 Kubernetes 集群，详细的扩容操作请参考 KubeKey 扩容 Kubernetes Worker 节点实战指南。
3.2 设置节点标签

按规划给三个存储节点和其它 Worker 节点打上专属标签。

• 存储节点标签
  

1. # 设置 rook-ceph 部署和存储Osd 节点标签
2. kubectl label nodes ksp-storage-1 node.kubernetes.io/storage=rook
3. kubectl label nodes ksp-storage-2 node.kubernetes.io/storage=rook
4. kubectl label nodes ksp-storage-3 node.kubernetes.io/storage=rook

复制代码

• Worker 节点标签
  

1. # 安装 ceph csi plugin 节点
2. # kubectl label nodes ksp-control-1 node.rook.io/rook-csi=true
3. # kubectl label nodes ksp-control-2 node.rook.io/rook-csi=true
4. # kubectl label nodes ksp-control-3 node.rook.io/rook-csi=true
5. kubectl label nodes ksp-worker-1 node.rook.io/rook-csi=true
6. kubectl label nodes ksp-worker-2 node.rook.io/rook-csi=true
7. kubectl label nodes ksp-worker-3 node.rook.io/rook-csi=true

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• 控制（Control）节点
  

不做任何设置，Ceph 的服务组件和 CSI 插件都不会安装在控制节点。网上也有人发起把 Ceph 的管理组件部署在 K8s 的控制节点，我是不赞同的。个人发起把 Ceph 的所有组件独立部署。
4. 安装配置 Rook Ceph Operator

4.1 下载部署代码

1. # git clone --single-branch --branch v1.14.9 https://github.com/rook/rook.git
2. cd /srv
3. wget https://github.com/rook/rook/archive/refs/tags/v1.14.9.tar.gz
4. tar xvf v1.14.9.tar.gz
5. cd rook-1.14.9/deploy/examples/

复制代码

4.2 修改镜像地址

可选配置，当 DockerHub 访问受限时，可以将 Rook-Ceph 需要的镜像离线下载到本地堆栈，部署时修改镜像地址。

1. # 取消镜像注释
2. sed -i '125,130s/^.*#/ /g' operator.yaml
3. sed -i '506,506s/^.*#/ /g' operator.yaml
5. # 替换镜像地址前缀
6. sed -i 's#registry.k8s.io#registry.opsxlab.cn:8443/k8sio#g' operator.yaml
7. sed -i 's#quay.io#registry.opsxlab.cn:8443/quayio#g' operator.yaml
8. sed -i 's#rook/ceph:v1.14.9#registry.opsxlab.cn:8443/rook/ceph:v1.14.9#g' operator.yaml
9. sed -i '24,24s#quay.io#registry.opsxlab.cn:8443/quayio#g' cluster.yaml

复制代码

注意：上面的镜像堆栈是我内部离线堆栈，参考我文档的读者不要直接照抄，一定要换成本身的镜像堆栈。

4.3 修改自界说配置

修改配置文件 operator.yaml 实现以下需求：

• rook-ceph 所有管理组件部署在指定标签节点
  
• k8s 其他节点安装 Ceph CSI Plugin
  

1. CSI_PROVISIONER_NODE_AFFINITY: "node.kubernetes.io/storage=rook"
2. CSI_PLUGIN_NODE_AFFINITY: "node.rook.io/rook-csi=true,node.kubernetes.io/storage=rook"

复制代码

4.4 部署 Rook Operator

• 部署 Rook operator
  

1. kubectl create -f crds.yaml -f common.yaml -f operator.yaml

复制代码

• 验证 rook-ceph-operator Pod 的状态是否为 Running
  

1. kubectl -n rook-ceph get pod -o wide

复制代码

执行成功后，输出效果如下：

1. $ kubectl -n rook-ceph get pod -o wide
2. NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
3. rook-ceph-operator-9bd897ff8-426mq   1/1     Running   0          40s   10.233.77.255   ksp-storage-3   <none>           <none>

复制代码

4.5 KubeSphere 控制台查看 Operator 资源

登录 KubeSphere 控制台查看创建的 Rook Ceph Operator Deployment 资源。

5. 创建 Ceph 集群

5.1  修改集群配置文件

• 修改集群配置文件 cluster.yaml，增加节点亲和配置
  

1. placement:
2.   all:
3.     nodeAffinity:
4.       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
5.         nodeSelectorTerms:
6.         - matchExpressions:
7.           - key: node.kubernetes.io/storage
8.             operator: In
9.             values:
10.             - rook

复制代码

• 修改集群配置文件 cluster.yaml，增加存储节点和 OSD 磁盘配置
  

1. storage: # cluster level storage configuration and selection
2.   useAllNodes: false  # 生产环境，一定要修改，默认会使用所有节点
3.   useAllDevices: false # 生产环境，一定要修改，默认会使用所有磁盘
4.   #deviceFilter:
5.   config:
6.     storeType: bluestore
7.   nodes:
8.     - name: "ksp-storage-1"
9.       devices:
10.         - name: "sdd"
11.     - name: "ksp-storage-2"
12.       devices:
13.         - name: "sdd"
14.     - name: "ksp-storage-3"
15.       devices:
16.         - name: "sdd"

复制代码

5.2 创建 Ceph 集群

• 创建集群
  

1. kubectl create -f cluster.yaml

复制代码

• 查看资源状态，确保所有相关 Pod 均为 Running
  

1. $ kubectl -n rook-ceph get pod -o wide
2. NAME                                                      READY   STATUS      RESTARTS   AGE     IP             NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
3. csi-cephfsplugin-5mrxf                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.96   ksp-worker-3    <none>           <none>
4. csi-cephfsplugin-5s4kz                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.95   ksp-worker-2    <none>           <none>
5. csi-cephfsplugin-kgd48                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.94   ksp-worker-1    <none>           <none>
6. csi-cephfsplugin-provisioner-7f595d6cc4-5xpm8             5/5     Running     0          2m25s   10.233.64.1    ksp-storage-1   <none>           <none>
7. csi-cephfsplugin-provisioner-7f595d6cc4-q7q4v             5/5     Running     0          2m25s   10.233.77.26   ksp-storage-3   <none>           <none>
8. csi-cephfsplugin-q7rqj                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.97   ksp-storage-1   <none>           <none>
9. csi-cephfsplugin-x6tfj                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.99   ksp-storage-3   <none>           <none>
10. csi-cephfsplugin-z72tl                                    2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.98   ksp-storage-2   <none>           <none>
11. csi-rbdplugin-2f8db                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.97   ksp-storage-1   <none>           <none>
12. csi-rbdplugin-6dtwt                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.94   ksp-worker-1    <none>           <none>
13. csi-rbdplugin-82jrf                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.95   ksp-worker-2    <none>           <none>
14. csi-rbdplugin-dslkj                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.96   ksp-worker-3    <none>           <none>
15. csi-rbdplugin-gjmmw                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.98   ksp-storage-2   <none>           <none>
16. csi-rbdplugin-hfv4k                                       2/2     Running     0          2m25s   192.168.9.99   ksp-storage-3   <none>           <none>
17. csi-rbdplugin-provisioner-c845669bc-dp6q4                 5/5     Running     0          2m25s   10.233.64.4    ksp-storage-1   <none>           <none>
18. csi-rbdplugin-provisioner-c845669bc-f2s6n                 5/5     Running     0          2m25s   10.233.77.24   ksp-storage-3   <none>           <none>
19. rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-1-7b4cf6c8fb-7s85r   1/1     Running     0          68s     10.233.64.7    ksp-storage-1   <none>           <none>
20. rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-2-cc76b86dc-vb4gl    1/1     Running     0          53s     10.233.73.85   ksp-storage-2   <none>           <none>
21. rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-3-67bf8cf566-6rcjg   1/1     Running     0          52s     10.233.77.39   ksp-storage-3   <none>           <none>
22. rook-ceph-exporter-ksp-storage-1-646fb48465-5mfcx         1/1     Running     0          68s     10.233.64.14   ksp-storage-1   <none>           <none>
23. rook-ceph-exporter-ksp-storage-2-79fd64549d-rbcnt         1/1     Running     0          50s     10.233.73.86   ksp-storage-2   <none>           <none>
24. rook-ceph-exporter-ksp-storage-3-7877646d8c-7h2wc         1/1     Running     0          48s     10.233.77.32   ksp-storage-3   <none>           <none>
25. rook-ceph-mgr-a-c89b4f8bd-psdwl                           3/3     Running     0          86s     10.233.73.80   ksp-storage-2   <none>           <none>
26. rook-ceph-mgr-b-7ffd8dcb85-jpj5x                          3/3     Running     0          86s     10.233.77.29   ksp-storage-3   <none>           <none>
27. rook-ceph-mon-a-654b4f677-fmqhx                           2/2     Running     0          2m15s   10.233.73.79   ksp-storage-2   <none>           <none>
28. rook-ceph-mon-b-74887d5b9c-4mb62                          2/2     Running     0          109s    10.233.77.28   ksp-storage-3   <none>           <none>
29. rook-ceph-mon-c-5fb5489c58-7hj6n                          2/2     Running     0          99s     10.233.64.16   ksp-storage-1   <none>           <none>
30. rook-ceph-operator-9bd897ff8-6z45z                        1/1     Running     0          29m     10.233.77.18   ksp-storage-3   <none>           <none>
31. rook-ceph-osd-0-65ccb887ff-bjtbs                          2/2     Running     0          54s     10.233.64.19   ksp-storage-1   <none>           <none>
32. rook-ceph-osd-1-c689d9f57-x6prx                           2/2     Running     0          53s     10.233.73.84   ksp-storage-2   <none>           <none>
33. rook-ceph-osd-2-776bb9cbd6-vmxxp                          2/2     Running     0          52s     10.233.77.37   ksp-storage-3   <none>           <none>
34. rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-1-tj6rk                 0/1     Completed   0          64s     10.233.64.18   ksp-storage-1   <none>           <none>
35. rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-2-rds4q                 0/1     Completed   0          63s     10.233.73.83   ksp-storage-2   <none>           <none>
36. rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-3-hpzgs                 0/1     Completed   0          63s     10.233.77.41   ksp-storage-3   <none>           <none>

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5.3 KubeSphere 控制台查看 Ceph 集群资源

• Deployment（部署，17个）
  

• Daemonsets（保卫进程集，2个）
  

6. 创建 Rook toolbox

通过 Rook 提供的 toolbox，我们可以实现对 Ceph 集群的管理。
6.1 创建 toolbox

• 创建 toolbox
  

1. kubectl apply -f toolbox.yaml

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• 等待 toolbox pod 下载容器镜像，并进入 Running  状态:
  

1. kubectl -n rook-ceph rollout status deploy/rook-ceph-tools

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6.2 常用命令

• 登录 Toolbox
  

1. kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash

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• 验证 Ceph 集群状态
  

1. $ kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash
2. bash-5.1$ ceph -s
3.   cluster:
4.     id:     e7913148-d29f-46fa-87a6-1c38ddb1530a
5.     health: HEALTH_OK
7.   services:
8.     mon: 3 daemons, quorum a,b,c (age 6m)
9.     mgr: a(active, since 5m), standbys: b
10.     osd: 3 osds: 3 up (since 5m), 3 in (since 5m)
12.   data:
13.     pools:   1 pools, 1 pgs
14.     objects: 2 objects, 577 KiB
15.     usage:   81 MiB used, 300 GiB / 300 GiB avail
16.     pgs:     1 active+clean

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观察 Ceph 集群状态，需要满足下面的条件才会认为集群状态是康健的。

• health 的值为 HEALTH_OK
  
• Mons 的数量和状态
  
• Mgr 一个 active，一个 standbys
  
• OSD 3 个，状态都是 up
  

• 其他常用的 Ceph 命令
  

1. # 查看 OSD 状态
2. ceph osd status
3. ceph osd df
4. ceph osd utilization
5. ceph osd pool stats
6. ceph osd tree
8. # 查看 Ceph 容量
9. ceph df
11. # 查看 Rados 状态
12. rados df
14. # 查看 PG 状态
15. ceph pg stat

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• 删除 toolbox（可选）
  

1. kubectl -n rook-ceph delete deploy/rook-ceph-tools

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7. Block Storage

7.1 Storage 介绍

Rock Ceph 提供了三种存储类型，请参考官方指南相识详情：

• Block Storage(RBD): Create block storage to be consumed by a pod (RWO)
  
• Filesystem Storage(CephFS): Create a filesystem to be shared across multiple pods (RWX)
  
• Object Storage(RGW): Create an object store that is accessible inside or outside the Kubernetes cluster
  

本文使用比较稳定、可靠的 Block Storage（RBD）的方式作为 Kubernetes 的持久化存储。
7.2 创建存储池

Rook 答应通过自界说资源界说 (crd) 创建和自界说 Block 存储池。支持 Replicated 和 Erasure Coded 类型。本文演示 Replicated 的创建过程。

• 创建一个 3 副本的 Ceph 块存储池，编辑 CephBlockPool CR 资源清单，vi ceph-replicapool.yaml
  

1. apiVersion: ceph.rook.io/v1
2. kind: CephBlockPool
3. metadata:
4.   name: replicapool
5.   namespace: rook-ceph
6. spec:
7.   failureDomain: host
8.   replicated:
9.     size: 3

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• 创建 CephBlockPool 资源
  

1. kubectl create -f ceph-replicapool.yaml

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• 查看资源创建环境
  

1. $ kubectl get cephBlockPool -n rook-ceph -o wide
2. NAME          PHASE   TYPE         FAILUREDOMAIN   REPLICATION   EC-CODINGCHUNKS   EC-DATACHUNKS   AGE
3. replicapool   Ready   Replicated   host            3             0                 0               16s

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• 在 ceph toolbox 中查看 Ceph 集群状态
  

1. # 登录
2. kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash
4. # 查看集群
5. bash-5.1$ ceph -s
6.   cluster:
7.     id:     e7913148-d29f-46fa-87a6-1c38ddb1530a
8.     health: HEALTH_OK
10.   services:
11.     mon: 3 daemons, quorum a,b,c (age 10m)
12.     mgr: a(active, since 8m), standbys: b
13.     osd: 3 osds: 3 up (since 9m), 3 in (since 9m)
15.   data:
16.     pools:   2 pools, 2 pgs
17.     objects: 3 objects, 577 KiB
18.     usage:   81 MiB used, 300 GiB / 300 GiB avail
19.     pgs:     2 active+clean
21. # 查看集群存储池
22. bash-5.1$ ceph osd pool ls
23. .mgr
24. replicapool
26. bash-5.1$ rados df
27. POOL_NAME       USED  OBJECTS  CLONES  COPIES  MISSING_ON_PRIMARY  UNFOUND  DEGRADED  RD_OPS      RD  WR_OPS       WR  USED COMPR  UNDER COMPR
28. .mgr         1.7 MiB        2       0       6                   0        0         0     106  91 KiB     137  1.8 MiB         0 B          0 B
29. replicapool   12 KiB        1       0       3                   0        0         0       0     0 B       2    2 KiB         0 B          0 B
31. total_objects    3
32. total_used       81 MiB
33. total_avail      300 GiB
34. total_space      300 GiB
36. # 查看存储池的 pg number
37. bash-5.1$ ceph osd pool get replicapool pg_num
38. pg_num: 32

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7.3 创建 StorageClass

• 编辑 StorageClass 资源清单，vi storageclass-rook-ceph-block.yaml
  

1. apiVersion: storage.k8s.io/v1
2. kind: StorageClass
3. metadata:
4.    name: rook-ceph-block
5. # Change "rook-ceph" provisioner prefix to match the operator namespace if needed
6. provisioner: rook-ceph.rbd.csi.ceph.com
7. parameters:
8.     # clusterID is the namespace where the rook cluster is running
9.     clusterID: rook-ceph
10.     # Ceph pool into which the RBD image shall be created
11.     pool: replicapool
13.     # RBD image format. Defaults to "2".
14.     imageFormat: "2"
16.     # RBD image features. Available for imageFormat: "2". CSI RBD currently supports only `layering` feature.
17.     imageFeatures: layering
19.     # The secrets contain Ceph admin credentials.
20.     csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: rook-csi-rbd-provisioner
21.     csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: rook-ceph
22.     csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-name: rook-csi-rbd-provisioner
23.     csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-namespace: rook-ceph
24.     csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: rook-csi-rbd-node
25.     csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: rook-ceph
27.     # Specify the filesystem type of the volume. If not specified, csi-provisioner
28.     # will set default as `ext4`. Note that `xfs` is not recommended due to potential deadlock
29.     # in hyperconverged settings where the volume is mounted on the same node as the osds.
30.     csi.storage.k8s.io/fstype: ext4
32. # Delete the rbd volume when a PVC is deleted
33. reclaimPolicy: Delete
35. # Optional, if you want to add dynamic resize for PVC.
36. # For now only ext3, ext4, xfs resize support provided, like in Kubernetes itself.
37. allowVolumeExpansion: true

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• 创建 StorageClass 资源
  

1. kubectl create -f storageclass-rook-ceph-block.yaml

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注意： examples/csi/rbd 目录中有更多的参考用例。

• 验证资源
  

1. $ kubectl get sc
2. NAME               PROVISIONER                                   RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE      ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
3. local              openebs.io/local                              Delete          WaitForFirstConsumer   false                  76d
4. nfs-sc (default)   k8s-sigs.io/nfs-subdir-external-provisioner   Delete          Immediate              false                  22d
5. rook-ceph-block    rook-ceph.rbd.csi.ceph.com                    Delete          Immediate              true                   11s

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8. 创建测试应用

8.1 使用 Rook 提供的测试案例

我们使用 Rook 官方提供的经典的 Wordpress 和 MySQL 应用程序创建一个使用 Rook 提供块存储的示例应用程序，这两个应用程序都使用由 Rook 提供的块存储卷。

• 创建 MySQL 和 Wordpress
  

1. kubectl create -f mysql.yaml
2. kubectl create -f wordpress.yaml

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• 查看 PVC 资源
  

1. $ kubectl get pvc
2. NAME             STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS      AGE
3. mysql-pv-claim   Bound    pvc-938fc531-cff8-452b-b89a-0040ac0aaa02   20Gi       RWO            rook-ceph-block   31s
4. wp-pv-claim      Bound    pvc-d94118de-7105-4a05-a4e7-ebc5807cc5c1   20Gi       RWO            rook-ceph-block   13s

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• 查看 SVC 资源
  

1. $ kubectl get svc
2. NAME              TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)           AGE
3. kubernetes        ClusterIP      10.233.0.1      <none>        443/TCP           76d
4. wordpress         LoadBalancer   10.233.25.187   <pending>     80:31280/TCP      33s
5. wordpress-mysql   ClusterIP      None            <none>        3306/TCP          50s

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• 查看 Pod 资源
  

1. $ kubectl get pod -o wide
2. NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP              NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
3. wordpress-6678b8879f-ql6sm         1/1     Running   0          49s    10.233.73.89    ksp-storage-2   <none>           <none>
4. wordpress-mysql-5d69d6696b-fwttl   1/1     Running   0          67s    10.233.64.15    ksp-storage-1   <none>           <none>

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8.2 指定节点创建测试应用

Wordpress 和 MySQL 测试用例中，pod 创建在了存储专用节点。为了测试集群中其它 Worker 节点是否可以使用 Ceph 存储，我们再做一个测试，在创建 Pod 时指定 nodeSelector 标签，将 Pod 创建在非 rook-ceph 专用节点的 ksp-worker-1 上。

• 编写测试 PVC 资源清单，vi test-pvc-rbd.yaml
  

1. apiVersion: v1
2. kind: PersistentVolumeClaim
3. metadata:
4.   name: test-pvc-rbd
5. spec:
6.   storageClassName: rook-ceph-block
7.   accessModes:
8.     - ReadWriteOnce
9.   resources:
10.     requests:
11.       storage: 2Gi

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• 创建 PVC
  

1. kubectl apply -f test-pvc-rbd.yaml

复制代码

• 查看 PVC
  

1. $ kubectl get pvc -o wide
2. NAME             STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS      AGE   VOLUMEMODE
3. mysql-pv-claim   Bound    pvc-00c09bac-cee2-4a0e-9549-56f05b9c6965   20Gi       RWO            rook-ceph-block   77s   Filesystem
4. test-pvc-rbd     Bound    pvc-ad475b29-6730-4c9a-8f8d-a0cd99b12781   2Gi        RWO            rook-ceph-block   5s    Filesystem
5. wp-pv-claim      Bound    pvc-b3b2d6bc-6d62-4ac3-a50c-5dcf076d501c   20Gi       RWO            rook-ceph-block   76s   Filesystem

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• 编写测试 Pod 资源清单，vi test-pod-rbd.yaml
  

1. kind: Pod
2. apiVersion: v1
3. metadata:
4.   name: test-pod-rbd
5. spec:
6.   containers:
7.   - name: test-pod-rbd
8.     image: busybox:stable
9.     command:
10.       - "/bin/sh"
11.     args:
12.       - "-c"
13.       - "touch /mnt/SUCCESS && sleep 3600"
14.     volumeMounts:
15.       - name: rbd-pvc
16.         mountPath: "/mnt"
17.   restartPolicy: "Never"
18.   nodeSelector:
19.     kubernetes.io/hostname: ksp-worker-1
20.   volumes:
21.     - name: rbd-pvc
22.       persistentVolumeClaim:
23.         claimName: test-pvc-rbd

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• 创建 Pod
  

1. kubectl apply -f test-pod-rbd.yaml

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• 查看 Pod（ Pod 按预期创建在了 ksp-worker-1 节点，并精确运行）
  

1. $ kubectl get pods -o wide
2. NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
3. test-pod-rbd                       1/1     Running   0          5s    10.233.94.210   ksp-worker-1    <none>           <none>
4. wordpress-6678b8879f-ql6sm         1/1     Running   0          10m   10.233.73.89    ksp-storage-2   <none>           <none>
5. wordpress-mysql-5d69d6696b-fwttl   1/1     Running   0          10m   10.233.64.15    ksp-storage-1   <none>           <none>

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• 查看 Pod 挂载的存储
  

1. $ kubectl exec test-pod-rbd -- df -h
2. Filesystem                Size      Used Available Use% Mounted on
3. overlay                  99.9G     14.0G     85.9G  14% /
4. tmpfs                    64.0M         0     64.0M   0% /dev
5. tmpfs                     7.6G         0      7.6G   0% /sys/fs/cgroup
6. /dev/rbd0                 1.9G     24.0K      1.9G   0% /mnt
7. /dev/mapper/openeuler-root
8.                          34.2G      2.3G     30.1G   7% /etc/hosts
9. /dev/mapper/openeuler-root
10.                          34.2G      2.3G     30.1G   7% /dev/termination-log
11. /dev/mapper/data-lvdata
12.                          99.9G     14.0G     85.9G  14% /etc/hostname
13. /dev/mapper/data-lvdata
14.                          99.9G     14.0G     85.9G  14% /etc/resolv.conf
15. shm                      64.0M         0     64.0M   0% /dev/shm
16. tmpfs                    13.9G     12.0K     13.9G   0% /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
17. tmpfs                     7.6G         0      7.6G   0% /proc/acpi
18. tmpfs                    64.0M         0     64.0M   0% /proc/kcore
19. tmpfs                    64.0M         0     64.0M   0% /proc/keys
20. tmpfs                    64.0M         0     64.0M   0% /proc/timer_list
21. tmpfs                    64.0M         0     64.0M   0% /proc/sched_debug
22. tmpfs                     7.6G         0      7.6G   0% /proc/scsi
23. tmpfs                     7.6G         0      7.6G   0% /sys/firmware

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• 测试存储空间读写
  

1. # 写入 1GB 的数据
2. $ kubectl exec test-pod-rbd -- dd if=/dev/zero of=/mnt/test-disk.img bs=1M count=1000
3. 1000+0 records in
4. 1000+0 records out
5. 1048576000 bytes (1000.0MB) copied, 4.710019 seconds, 212.3MB/s
7. # 查看结果
8. $ kubectl exec test-pod-rbd -- ls -lh /mnt/
9. total 1000M
10. -rw-r--r--    1 root     root           0 Aug  5 20:11 SUCCESS
11. drwx------    2 root     root       16.0K Aug  5 20:11 lost+found
12. -rw-r--r--    1 root     root     1000.0M Aug  5 20:14 test-disk.img
14. # 测试超限（再写入 1GB 数据，只能写入 929.8MB）
15. $ kubectl exec test-pod-rbd -- dd if=/dev/zero of=/mnt/test-disk2.img bs=1M count=1000
16. dd: error writing '/mnt/test-disk2.img': No space left on device
17. 930+0 records in
18. 929+0 records out
19. 974987264 bytes (929.8MB) copied, 3.265758 seconds, 284.7MB/s
20. command terminated with exit code 1
22. # 再次查看结果
23. $ kubectl exec test-pod-rbd -- ls -lh /mnt/
24. total 2G
25. -rw-r--r--    1 root     root           0 Aug  5 20:11 SUCCESS
26. drwx------    2 root     root       16.0K Aug  5 20:11 lost+found
27. -rw-r--r--    1 root     root     1000.0M Aug  5 20:14 test-disk.img
28. -rw-r--r--    1 root     root      929.8M Aug  5 20:18 test-disk2.img

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注意： 测试时，我们写入了 2G 的数据量，当达过我们创建的 PVC 2G 容量上限时会报错（实际使用写不满 2G）。说明，Ceph 存储可以做到容量配额限制。

9. Ceph Dashboard

Ceph 提供了一个 Dashboard 工具，我们可以在上面查看集群的状态，包括集群整体运行状态、Mgr、Mon、OSD 和其他 Ceph 进程的状态，查看存储池和 PG 状态，以及显示保卫进程的日记等。
部署集群的配置文件 cluster.yaml ，默认已经开启了 Dashboard 功能，Rook Ceph operator 部署集群时将启用 ceph-mgr 的 Dashboard 模块。
9.1 获取 Dashboard 的 service 地址

1. $ kubectl -n rook-ceph get service
2. NAME                      TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)             AGE
3. rook-ceph-exporter        ClusterIP   10.233.4.126    <none>        9926/TCP            46m
4. rook-ceph-mgr             ClusterIP   10.233.49.41    <none>        9283/TCP            46m
5. rook-ceph-mgr-dashboard   ClusterIP   10.233.7.182    <none>        8443/TCP            46m
6. rook-ceph-mon-a           ClusterIP   10.233.45.222   <none>        6789/TCP,3300/TCP   47m
7. rook-ceph-mon-b           ClusterIP   10.233.52.144   <none>        6789/TCP,3300/TCP   47m
8. rook-ceph-mon-c           ClusterIP   10.233.57.144   <none>        6789/TCP,3300/TCP   47m

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9.2 配置在集群外部访问 Dashboard

通常我们需要在 K8s 集群外部访问 Ceph Dashboard，可以通过 NodePort 或是 Ingress 的方式。
本文演示 NodePort 方式。

• 创建资源清单文件， vi ceph-dashboard-external-https.yaml
  

1. apiVersion: v1
2. kind: Service
3. metadata:
4.   name: rook-ceph-mgr-dashboard-external-https
5.   namespace: rook-ceph
6.   labels:
7.     app: rook-ceph-mgr
8.     rook_cluster: rook-ceph
9. spec:
10.   ports:
11.   - name: dashboard
12.     port: 8443
13.     protocol: TCP
14.     targetPort: 8443
15.     nodePort: 31443
16.   selector:
17.     app: rook-ceph-mgr
18.     mgr_role: active
19.     rook_cluster: rook-ceph
20.   type: NodePort

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• 创建资源
  

1. kubectl create -f ceph-dashboard-external-https.yaml

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• 验证创建的资源
  

1. $ kubectl -n rook-ceph get service rook-ceph-mgr-dashboard-external-https
2. NAME                                     TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
3. rook-ceph-mgr-dashboard-external-https   NodePort   10.233.5.136   <none>        8443:31443/TCP   5s

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9.3 获取 Login Credentials

登陆 Dashboard 时需要身份验证，Rook 创建了一个默认用户，用户名 admin。创建了一个名为 rook-ceph-dashboard-password 的 secret 存储密码，使用下面的命令获取随机生成的密码。

1. $ kubectl -n rook-ceph get secret rook-ceph-dashboard-password -o jsonpath="{['data']['password']}" | base64 --decode && echo
2. 6W6#Y3PvI~=CVq0f'@Yo

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9.4 通过欣赏器打开 Dashboard

访问 K8s 集群中任意节点的 IP，https://192.168.9.91:31443，默认用户名 admin，密码通过上面的命令获取。

9.5 Ceph Dashboard 概览

Ceph Dashboard 虽然界面简朴，但是常用的管理功能都具备，能实现图形化管理存储资源。下面展示几张截图，作为本文的结尾。

• Dashboard
  

• 集群-主机
  

• 集群-OSD
  

• 存储池
  

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