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使用 CSI 拓撲

10/29/2025 貢獻者

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Trident可以利用以下方式選擇性地建立磁碟區並將其附加到 Kubernetes 叢集中的節點： "CSI拓樸功能" 。

概況

使用 CSI 拓撲功能，可以根據區域和可用區域將對磁碟區的存取限製到節點子集。如今，雲端服務供應商允許 Kubernetes 管理員建立基於區域的節點。節點可以位於一個區域內的不同可用區，也可以跨越多個區域。為了方便在多區域架構中為工作負載配置卷， Trident使用了 CSI 拓撲。

了解更多關於 CSI 拓撲功能的信息 "這裡"。

Kubernetes 提供了兩種獨特的磁碟區綁定模式：

和 `VolumeBindingMode`設定為 `Immediate`Trident創建卷時沒有任何拓樸感知。磁碟區綁定和動態配置在建立 PVC 時處理。這是預設值。 `VolumeBindingMode`適用於不強制執行拓樸約束的叢集。持久性卷的建立不依賴請求 pod 的調度要求。
和 `VolumeBindingMode`設定為 `WaitForFirstConsumer`PVC 的持久性磁碟區的建立和綁定將被延遲，直到使用該 PVC 的 pod 被調度和建立。這樣，就可以建立磁碟區來滿足拓樸要求所強制執行的調度約束。

這 `WaitForFirstConsumer`綁定模式不需要拓樸標籤。這可以獨立於 CSI 拓樸功能使用。

你需要什麼

要使用 CSI 拓撲結構，您需要以下元件：

運行中的 Kubernetes 集群"支援的 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"}

叢集中的節點應附有標籤，以體現拓樸感知能力。(topology.kubernetes.io/region`和 `topology.kubernetes.io/zone）。在安裝Trident之前，叢集中的節點上*應該存在這些標籤*，以便Trident能夠感知拓撲結構。

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"}]

步驟 1：建立拓樸感知後端

Trident儲存後端可設計為根據可用區選擇性地配置磁碟區。每個後端都可以攜帶一個可選組件 `supportedTopologies`表示所支援的區域和地區列表的區塊。對於使用此類後端的 StorageClasses，只有在受支援的區域/區域中調度的應用程式請求時才會建立磁碟區。

以下是一個後端定義範例：

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`用於提供每個後端區域和分區的清單。這些區域和分區代表了 StorageClass 中可以提供的允許值的清單。對於包含後端提供的區域和可用區子集的儲存類， Trident會在後端建立一個磁碟區。

你可以定義 `supportedTopologies`每個儲存池也是如此。請參閱以下範例：

---
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

在這個例子中， `region`和 `zone`標籤代表儲存池的位置。 `topology.kubernetes.io/region`和 `topology.kubernetes.io/zone`決定儲存池可以從何處使用。

步驟 2：定義拓樸感知的儲存類別。

根據提供給叢集中節點的拓樸標籤，可以定義 StorageClasses 來包含拓樸資訊。這將決定哪些儲存池可作為 PVC 請求的候選對象，以及哪些節點子集可以使用Trident提供的磁碟區。

請參閱以下範例：

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 定義中， volumeBindingMode`設定為 `WaitForFirstConsumer。使用此 StorageClass 請求的 PVC 只有在 pod 中被引用後才會執行。和， `allowedTopologies`提供要使用的區域和範圍。這 `netapp-san-us-east1`StorageClass 在儲存體上建立 PVC。 `san-backend-us-east1`後端定義如上所述。

步驟 3：製作並使用 PVC

建立 StorageClass 並將其對應到後端後，現在可以建立 PVC。

請參閱範例 `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

使用此清單建立 PVC 將產生以下結果：

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

為了讓Trident形成體積並將其與 PVC 結合，請使用 PVC 管。請參閱以下範例：

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 將 pod 調度到存在於下列位置的節點上： `us-east1`在該區域中，選擇任何存在的節點。 `us-east1-a`或者 `us-east1-b`區域。

請查看以下輸出：

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

更新後端以包含 `supportedTopologies`

可以更新現有的後端，使其包含以下清單： supportedTopologies`使用 `tridentctl backend update。這不會影響已經分配的容量，只會用於後續的PVC。

使用 CSI 拓撲

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概況

步驟 1：建立拓樸感知後端

步驟 2：定義拓樸感知的儲存類別。

步驟 3：製作並使用 PVC

更新後端以包含 supportedTopologies

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更新後端以包含 `supportedTopologies`