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使用 CSI 拓扑

10/29/2025 贡献者

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Trident可以利用以下方式选择性地创建卷并将其附加到 Kubernetes 集群中的节点： "CSI拓扑功能" 。

概述

使用 CSI 拓扑功能，可以根据区域和可用区域将对卷的访问限制到节点子集。如今，云服务提供商允许 Kubernetes 管理员创建基于区域的节点。节点可以位于一个区域内的不同可用区，也可以跨多个区域。为了方便在多区域架构中为工作负载配置卷， Trident使用了 CSI 拓扑。

了解更多关于 CSI 拓扑功能的信息 "此处"。

Kubernetes 提供了两种独特的卷绑定模式：

和 `VolumeBindingMode`设置为 `Immediate`Trident创建卷时没有任何拓扑感知。卷绑定和动态配置在创建 PVC 时处理。这是默认设置。 `VolumeBindingMode`适用于不强制执行拓扑约束的集群。持久卷的创建不依赖于请求 pod 的调度要求。
和 `VolumeBindingMode`设置为 `WaitForFirstConsumer`PVC 的持久卷的创建和绑定将被延迟，直到使用该 PVC 的 pod 被调度和创建。这样，就可以创建卷来满足拓扑要求所强制执行的调度约束。

这 `WaitForFirstConsumer`绑定模式不需要拓扑标签。这可以独立于 CSI 拓扑功能使用。

你需要什么

要使用 CSI 拓扑结构，您需要以下组件：

运行中的 Kubernetes 集群"支持的 Kubernetes 版本"

kubectl version
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"19", GitVersion:"v1.19.3", GitCommit:"1e11e4a2108024935ecfcb2912226cedeafd99df", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-10-14T12:50:19Z", GoVersion:"go1.15.2", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"19", GitVersion:"v1.19.3", GitCommit:"1e11e4a2108024935ecfcb2912226cedeafd99df", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-10-14T12:41:49Z", GoVersion:"go1.15.2", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

集群中的节点应带有标签，以体现拓扑感知能力。(topology.kubernetes.io/region`和 `topology.kubernetes.io/zone）。在安装Trident之前，集群中的节点上*应该存在这些标签*，以便Trident能够感知拓扑结构。

kubectl get nodes -o=jsonpath='{range .items[*]}[{.metadata.name}, {.metadata.labels}]{"\n"}{end}' | grep --color "topology.kubernetes.io"
[node1, {"beta.kubernetes.io/arch":"amd64","beta.kubernetes.io/os":"linux","kubernetes.io/arch":"amd64","kubernetes.io/hostname":"node1","kubernetes.io/os":"linux","node-role.kubernetes.io/master":"","topology.kubernetes.io/region":"us-east1","topology.kubernetes.io/zone":"us-east1-a"}]
[node2, {"beta.kubernetes.io/arch":"amd64","beta.kubernetes.io/os":"linux","kubernetes.io/arch":"amd64","kubernetes.io/hostname":"node2","kubernetes.io/os":"linux","node-role.kubernetes.io/worker":"","topology.kubernetes.io/region":"us-east1","topology.kubernetes.io/zone":"us-east1-b"}]
[node3, {"beta.kubernetes.io/arch":"amd64","beta.kubernetes.io/os":"linux","kubernetes.io/arch":"amd64","kubernetes.io/hostname":"node3","kubernetes.io/os":"linux","node-role.kubernetes.io/worker":"","topology.kubernetes.io/region":"us-east1","topology.kubernetes.io/zone":"us-east1-c"}]

步骤 1：创建拓扑感知后端

Trident存储后端可以设计为根据可用区选择性地配置卷。每个后端都可以携带一个可选组件 `supportedTopologies`表示所支持的区域和地区列表的块。对于使用此类后端的 StorageClasses，只有在受支持的区域/区域中调度的应用程序请求时才会创建卷。

以下是一个后端定义示例：

YAML

---
version: 1
storageDriverName: ontap-san
backendName: san-backend-us-east1
managementLIF: 192.168.27.5
svm: iscsi_svm
username: admin
password: password
supportedTopologies:
  - topology.kubernetes.io/region: us-east1
    topology.kubernetes.io/zone: us-east1-a
  - topology.kubernetes.io/region: us-east1
    topology.kubernetes.io/zone: us-east1-b

JSON

{
  "version": 1,
  "storageDriverName": "ontap-san",
  "backendName": "san-backend-us-east1",
  "managementLIF": "192.168.27.5",
  "svm": "iscsi_svm",
  "username": "admin",
  "password": "password",
  "supportedTopologies": [
    {
      "topology.kubernetes.io/region": "us-east1",
      "topology.kubernetes.io/zone": "us-east1-a"
    },
    {
      "topology.kubernetes.io/region": "us-east1",
      "topology.kubernetes.io/zone": "us-east1-b"
    }
  ]
}

`supportedTopologies`用于提供每个后端区域和分区的列表。这些区域和分区代表了 StorageClass 中可以提供的允许值的列表。对于包含后端提供的区域和可用区子集的存储类， Trident会在后端创建一个卷。

你可以定义 `supportedTopologies`每个存储池也是如此。请参见以下示例：

---
version: 1
storageDriverName: ontap-nas
backendName: nas-backend-us-central1
managementLIF: 172.16.238.5
svm: nfs_svm
username: admin
password: password
supportedTopologies:
  - topology.kubernetes.io/region: us-central1
    topology.kubernetes.io/zone: us-central1-a
  - topology.kubernetes.io/region: us-central1
    topology.kubernetes.io/zone: us-central1-b
storage:
  - labels:
      workload: production
    supportedTopologies:
      - topology.kubernetes.io/region: us-central1
        topology.kubernetes.io/zone: us-central1-a
  - labels:
      workload: dev
    supportedTopologies:
      - topology.kubernetes.io/region: us-central1
        topology.kubernetes.io/zone: us-central1-b

在这个例子中， `region`和 `zone`标签代表存储池的位置。 `topology.kubernetes.io/region`和 `topology.kubernetes.io/zone`决定存储池可以从何处使用。

步骤 2：定义拓扑感知的存储类。

根据提供给集群中节点的拓扑标签，可以定义 StorageClasses 来包含拓扑信息。这将决定哪些存储池可作为 PVC 请求的候选对象，以及哪些节点子集可以使用Trident提供的卷。

请参见以下示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata: null
name: netapp-san-us-east1
provisioner: csi.trident.netapp.io
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowedTopologies:
  - matchLabelExpressions: null
  - key: topology.kubernetes.io/zone
    values:
      - us-east1-a
      - us-east1-b
  - key: topology.kubernetes.io/region
    values:
      - us-east1
parameters:
  fsType: ext4

在上述 StorageClass 定义中， volumeBindingMode`设置为 `WaitForFirstConsumer。使用此 StorageClass 请求的 PVC 只有在 pod 中被引用后才会执行。和， `allowedTopologies`提供要使用的区域和范围。这 `netapp-san-us-east1`StorageClass 在存储上创建 PVC。 `san-backend-us-east1`后端定义如上所述。

步骤 3：制作并使用 PVC

创建 StorageClass 并将其映射到后端后，现在可以创建 PVC。

请参阅示例 `spec`以下：

---
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata: null
name: pvc-san
spec: null
accessModes:
  - ReadWriteOnce
resources:
  requests:
    storage: 300Mi
storageClassName: netapp-san-us-east1

使用此清单创建 PVC 将产生以下结果：

kubectl create -f pvc.yaml
persistentvolumeclaim/pvc-san created
kubectl get pvc
NAME      STATUS    VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
pvc-san   Pending                                      netapp-san-us-east1   2s
kubectl describe pvc
Name:          pvc-san
Namespace:     default
StorageClass:  netapp-san-us-east1
Status:        Pending
Volume:
Labels:        <none>
Annotations:   <none>
Finalizers:    [kubernetes.io/pvc-protection]
Capacity:
Access Modes:
VolumeMode:    Filesystem
Mounted By:    <none>
Events:
  Type    Reason                Age   From                         Message
  ----    ------                ----  ----                         -------
  Normal  WaitForFirstConsumer  6s    persistentvolume-controller  waiting for first consumer to be created before binding

为了让Trident形成体积并将其与 PVC 结合，请使用 PVC 管。请参见以下示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-pod-1
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: topology.kubernetes.io/region
            operator: In
            values:
            - us-east1
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: topology.kubernetes.io/zone
            operator: In
            values:
            - us-east1-a
            - us-east1-b
  securityContext:
    runAsUser: 1000
    runAsGroup: 3000
    fsGroup: 2000
  volumes:
  - name: vol1
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-san
  containers:
  - name: sec-ctx-demo
    image: busybox
    command: [ "sh", "-c", "sleep 1h" ]
    volumeMounts:
    - name: vol1
      mountPath: /data/demo
    securityContext:
      allowPrivilegeEscalation: false

此 podSpec 指示 Kubernetes 将 pod 调度到存在于以下位置的节点上： `us-east1`在该区域中，选择任何存在的节点。 `us-east1-a`或者 `us-east1-b`区域。

请查看以下输出：

kubectl get pods -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE              NOMINATED NODE   READINESS GATES
app-pod-1   1/1     Running   0          19s   192.168.25.131   node2             <none>           <none>
kubectl get pvc -o wide
NAME      STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE   VOLUMEMODE
pvc-san   Bound    pvc-ecb1e1a0-840c-463b-8b65-b3d033e2e62b   300Mi      RWO            netapp-san-us-east1   48s   Filesystem

更新后端以包含 `supportedTopologies`

可以更新现有的后端，使其包含以下列表： supportedTopologies`使用 `tridentctl backend update。这不会影响已经分配的容量，只会用于后续的PVC。

使用 CSI 拓扑

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概述

步骤 1：创建拓扑感知后端

步骤 2：定义拓扑感知的存储类。

步骤 3：制作并使用 PVC

更新后端以包含 supportedTopologies

查找更多信息

更新后端以包含 `supportedTopologies`