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使用 CSI 拓扑

02/26/2026

Trident 可以通过使用 "CSI 拓扑功能"选择性地创建卷并将其附加到 Kubernetes 集群中的节点。

概述

使用 CSI 拓扑功能，可以根据区域和可用性区域将对卷的访问限制为节点的子集。如今，云提供商使 Kubernetes 管理员能够生成基于区域的节点。节点可以位于一个区域内的不同可用区，也可以位于不同的区域。为了便于在多区域架构中为工作负载配置卷，Trident 使用了 CSI 拓扑。

详细了解 CSI Topology 功能 "此处"。

Kubernetes 提供两种独特的卷绑定模式：

当 VolumeBindingMode`设置为 `Immediate`时，Trident 会在没有任何拓扑感知的情况下创建卷。创建 PVC 时会处理卷绑定和动态配置。这是默认 `VolumeBindingMode，适用于不强制执行拓扑约束的集群。创建持久卷时不依赖于请求 Pod 的调度要求。
将 VolumeBindingMode 设置为 WaitForFirstConsumer 时，PVC 的 Persistent Volume 的创建和绑定会被延迟，直到使用该 PVC 的 pod 被调度和创建。通过这种方式，创建的卷可以满足拓扑要求所实施的调度约束。

The 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。

您需要什么

要使用 CSI 拓扑，您需要以下内容：

运行 "支持的 Kubernetes 版本" 的 Kubernetes 集群

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"}

集群中的节点应具有引入拓扑感知(topology.kubernetes.io/region`和 `topology.kubernetes.io/zone)的标签。在安装 Trident 之前，这些标签*应该存在于集群中的节点上*，以便 Trident 具有拓扑感知能力。

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：创建可感知拓扑的后端

Trident 存储后端可以设计为基于可用性区域有选择地配置卷。每个后端都可以携带一个可选 `supportedTopologies`块，该块表示受支持的区域和地区列表。对于使用此类后端的 StorageClasses，只有在支持的地区/区域中调度的应用程序请求时，才会创建卷。

以下是后端定义示例：

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 用于为每个后端提供区域和可用区的列表。这些区域和可用区表示可以在 StorageClass 中提供的允许值列表。对于包含后端提供的区域和可用区子集的 StorageClasses，Trident 会在后端上创建卷。

您也可以为每个存储池定义 supportedTopologies。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

在此示例中， region 和 zone 标签代表存储池的位置。 topology.kubernetes.io/region 和 topology.kubernetes.io/zone 指示可以从哪里使用存储池。

步骤 2：定义拓扑感知的 StorageClasses

根据提供给集群中节点的拓扑标签，StorageClasses 可以定义为包含拓扑信息。这将确定用作 PVC 请求候选项的存储池，以及可以使用 Trident 配置的卷的节点子集。

请参见以下示例：

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

在上面提供的 StorageClass 定义中， volumeBindingMode 设置为 WaitForFirstConsumer。使用此 StorageClass 请求的 PVC 在 pod 中引用之前不会被执行。并且， allowedTopologies 提供要使用的区域和地区。 netapp-san-us-east1 StorageClass 在上面定义的 san-backend-us-east1 后端上创建 PVC。

步骤 3：创建和使用 PVC

创建 StorageClass 并将其映射到后端后，您现在可以创建 PVC。

请参见以下示例 spec：

---
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 将导致以下结果：

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

要使 Trident 创建卷并将其绑定到 PVC，请在 Pod 中使用 PVC。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

这个 podSpec 指示 Kubernetes 在 us-east1 区域中的节点上调度 pod，并从 us-east1-a 或 us-east1-b 可用区中的任何节点中进行选择。

请参阅以下输出：

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

更新后端以包括 `supportedTopologies`

可以更新预先存在的后端，以包含 `supportedTopologies`使用 `tridentctl backend update`的列表。这不会影响已配置的卷，仅用于后续 PVC。

使用 CSI 拓扑

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概述

步骤 1：创建可感知拓扑的后端

步骤 2：定义拓扑感知的 StorageClasses

步骤 3：创建和使用 PVC

更新后端以包括 supportedTopologies

查找更多信息

更新后端以包括 `supportedTopologies`