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使用 CSI 拓扑

提供者

Astra Trident 可以通过使用有选择地创建卷并将其附加到 Kubernetes 集群中的节点 "CSI 拓扑功能"。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一小部分节点。如今,借助云提供商, Kubernetes 管理员可以生成基于分区的节点。节点可以位于一个区域内的不同可用性区域中,也可以位于不同区域之间。为了便于在多区域架构中为工作负载配置卷, Astra Trident 使用了 CSI 拓扑。

提示 了解有关 CSI 拓扑功能的更多信息 "此处"

Kubernetes 提供了两种唯一的卷绑定模式:

  • 如果将 VolumeBindingMode 设置为 immediate ,则 Astra Trident 将创建卷,而不会感知任何拓扑。创建 PVC 时会处理卷绑定和动态配置。这是默认值 VolumeBindingMode ,适用于不强制实施拓扑约束的集群。创建永久性卷时,不会依赖于请求的 Pod 的计划要求。

  • 如果将 VolumeBindingMode 设置为 WaitForFirstConsuming ,则为 PVC 创建和绑定永久性卷的操作将延迟,直到计划并创建使用 PVC 的 Pod 为止。这样,卷就会根据拓扑要求强制实施的计划限制来创建。

注 WaitForFirstConsumer" 绑定模式不需要拓扑标签。此功能可独立于 CSI 拓扑功能使用。

要使用 CSI 拓扑,您需要满足以下条件:

  • 运行的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"}
  • 集群中的节点应具有可引入拓扑感知的标签(topology.Kubernetes IO/ 区域topology.Kubernetes IO/ 区域 )。在安装 Astra Trident 之前,集群中的节点上应存在这些标签 * ,以使 Astra Trident 能够识别拓扑。

    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"}]

第 1 步:创建可感知拓扑的后端

可以设计 Astra Trident 存储后端,以便根据可用性区域有选择地配置卷。每个后端都可以包含一个可选的 supportedTopatis 块,该块表示必须支持的分区和区域的列表。对于使用此后端的 StorageClasses ,只有在受支持区域 / 区域中计划的应用程序请求时,才会创建卷。

下面是后端定义示例:

{
 "version": 1,
 "storageDriverName": "ontap-san",
 "backendName": "san-backend-us-east1",
 "managementLIF": "192.168.27.5",
 "svm": "iscsi_svm",
 "username": "admin",
 "password": "xxxxxxxxxxxx",
 "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"}
]
}
注 supportedTopologies 用于提供每个后端的区域和分区列表。这些区域和分区表示可在 StorageClass 中提供的允许值列表。对于包含后端提供的部分区域和分区的 StorageClasses , Astra Trident 将在后端创建卷。

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": "Netapp123",
"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"},
        "region": "Iowa-DC",
        "zone": "Iowa-DC-A",
        "supportedTopologies": [
            {"topology.kubernetes.io/region": "us-central1", "topology.kubernetes.io/zone": "us-central1-a"}
        ]
    },
    {
        "labels": {"workload":"dev"},
         "region": "Iowa-DC",
         "zone": "Iowa-DC-B",
         "supportedTopologies": [
             {"topology.kubernetes.io/region": "us-central1", "topology.kubernetes.io/zone": "us-central1-b"}
         ]
     }
]
}

在此示例中, reGionzone 标签表示存储池的位置。topology.Kubernees.io/zonetopology.Kubernees.io/zone 指定存储池的使用位置。

第 2 步:定义可识别拓扑的 StorageClasses

根据为集群中的节点提供的拓扑标签,可以将 StorageClasses 定义为包含拓扑信息。这将确定用作 PVC 请求候选对象的存储池,以及可使用 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"

在上述 StorageClass 定义中, volumeBindingMode 设置为 WaitForFirstConsumer" 。在此存储类中请求的 PVC 在 Pod 中引用之前不会执行操作。此外, allowedTopologies 还提供了要使用的分区和区域。NetApp-san-us-East1 StorageClass 将在上述 san-backend-us-East1 后端创建 PVC 。

第 3 步: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:
name: pvc-san
spec:
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

此 podSpec 指示 Kubernetes 在 us-East1 区域中的节点上计划 Pod ,并从 us-East1-aus-East1-b 区域中的任何节点中进行选择。

请参见以下输出:

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

更新后端以包括支持的拓扑

可以使用 tridentctl backend update 更新原有后端,以包含 supportedTopologies 列表。这不会影响已配置的卷,并且仅用于后续的 PVC 。