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本繁體中文版使用機器翻譯，譯文僅供參考，若與英文版本牴觸，應以英文版本為準。

設定 Google Cloud NetApp Volumes 以用於 SAN 工作負載

貢獻者 joan-ing
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您可以設定 Trident，使其使用 iSCSI 協定從 Google Cloud NetApp Volumes 設定區塊儲存磁碟區。SAN 磁碟區則透過 `google-cloud-netapp-volumes-san`儲存驅動程式從 Flex Unified 儲存池進行設定。

此驅動程式專用於區塊工作負載，不支援 NAS 協定。

註 google-cloud-netapp-volumes-san 後端是配置 iSCSI 區塊磁碟區所必需的。 google-cloud-netapp-volumes 後端僅支援 NAS 協定，無法用於 SAN 工作負載。

NAS 磁碟區和 iSCSI 區塊磁碟區

Google Cloud NetApp Volumes 同時支援 NAS 和區塊儲存，這兩種儲存方式在應用程式存取和管理資料的方式上有所不同。

NAS 磁碟區提供基於檔案的儲存，並使用 NFS 或 SMB 作為共用檔案系統掛載。當多個 Pod 或節點需要同時存取相同資料時，通常會使用這些磁碟區。

iSCSI 區塊磁碟區提供原始區塊儲存，並以區塊裝置的形式附加到 Kubernetes 節點。每個磁碟區都配置為邏輯單元號碼（LUN），並透過 iSCSI 協定進行存取。區塊儲存通常用於工作負載需要區塊級存取或應用程式管理的 I/O 行為的情況。

您可以使用由 Flex Unified Google Cloud NetApp Volumes 池支援的 Trident 管理的 iSCSI 儲存，在 Google Kubernetes Engine 上部署面向區塊的工作負載。

這適用於以下環境：

  • Trident 26.02 及更新版本

  • Google Kubernetes Engine（GKE）

  • Google Cloud NetApp Volumes Flex Unified 儲存池

  • 基於 iSCSI 的區塊工作負載

註 Trident 26.02 中的 SAN 工作負載僅支援 Flex 服務等級。

儲存架構概述

對於 SAN 工作負載，Trident 透過在 Flex Unified 儲存池中建立 iSCSI 邏輯單元號碼（LUN）來配置區塊儲存設備。

每個 Kubernetes PersistentVolume 對應一個 LUN。Trident 管理 LUN 的完整生命週期，包括建立、主機映射、掛載和清理。

Flex Unified 儲存池

Flex Unified 儲存池使用 iSCSI 協定提供區塊儲存，是 SAN 配置所必需的。

適用於 Trident 26.02：

  • 僅支援 Flex Unified REGIONAL 資源池

  • 從 Trident 26.02.1 版本開始支援 Flex Unified ZONAL 池。

  • SAN 工作負載僅支援 Flex 服務層級

區塊磁碟區

區塊磁碟區以 iSCSI LUN 的形式配置，並以區塊裝置的形式呈現給 Kubernetes 節點。

區塊磁碟區：

  • 使用 iSCSI 協定

  • 支援檔案系統和原始區塊呈現

  • 由 Trident 附加和管理

  • 支援多種 Kubernetes 存取模式

存取模式

Trident 配置的區塊磁碟區支援下列存取模式：

  • ReadWriteOnce（RWO）

  • ReadOnlyMany（ROX）

  • ReadWriteOncePod（RWOP）

  • ReadWriteMany (RWX)，僅在以下情況下支持 volumeMode: Block

volumeMode 行為

`volumeMode`欄位控制區塊磁碟區的公開方式：

  • Filesystem Trident 格式化並掛載磁碟區。

  • Block Trident 會連接該裝置並將其作為原始區塊裝置公開。

設定 Trident SAN 後端

apiVersion: trident.netapp.io/v1
kind: TridentBackendConfig
metadata:
  name: gcnv-san
  namespace: trident
spec:
  version: 1
  storageDriverName: google-cloud-netapp-volumes-san
  projectNumber: "<project-number>"
  location: "<region>"
  sdkTimeout: "600"
  storage:
  - labels:
      cloud: gcp
      performance: flex
    network: "<vpc-network>"
    serviceLevel: Flex

為 SAN 工作負載建立 StorageClass

配置完 SAN 後端後，建立一個 StorageClass 引用 google-cloud-netapp-volumes-san 驅動程式。

檔案系統類型是在 StorageClass 中定義的，而不是在後端定義的。

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: gcnv-san
provisioner: csi.trident.netapp.io
parameters:
  backendType: "google-cloud-netapp-volumes-san"
  fsType: "ext4"
allowVolumeExpansion: true

支援的檔案系統類型：

  • ext4 (預設)

  • ext3

  • xfs

註 SAN 驅動程式僅支援 Flex 服務級別，不使用 NAS 特定的後端參數，例如 exportRule、 unixPermissions、 nasType、 snapshotDir、 `nfsMountOptions`或與分層相關的設定。

支援的作業

使用 google-cloud-netapp-volumes-san 驅動程式配置的區塊磁碟區支援：

  • 建立

  • 刪除

  • 複製

  • Snapshot

  • 調整大小

  • 匯入

配置區塊磁碟區

ReadWriteOnce（RWO）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: gcnv-san-rwo
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: gcnv-san

ReadWriteOncePod（RWOP）

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: gcnv-san-rwop
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOncePod
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: gcnv-san

ReadOnlyMany（ROX）

ROX 的一個常見模式是複製現有 ReadWriteOnce 磁碟區並將複製磁碟區掛載為唯讀。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: gcnv-san-rox
spec:
  accessModes:
    - ReadOnlyMany
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: gcnv-san
  dataSource:
    kind: PersistentVolumeClaim
    name: gcnv-san-rwo

ReadWriteMany (RWX) — 僅原始區塊

僅在 `volumeMode: Block`時才支援 ReadWriteMany。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: gcnv-san-raw-rwx
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  volumeMode: Block
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: gcnv-san

額外 GiB 過度配置行為

Google Cloud NetApp Volumes 區塊磁碟區包含內部元資料開銷。與已配置的容量相比，此開銷會減少核心可見的裝置大小。

測試結果顯示：

  • 初始建立時大約需要 300 KiB 的額外負荷

  • 調整大小後最多約 107 MiB 的額外開銷

由於 Google Cloud NetApp Volumes 只接受整 GiB 的分配，Trident 透過以下方式確保可用裝置大小始終滿足或超過 PVC 請求：

  • 將請求的大小向上取整到下一個整數 GiB

  • 新增額外的 1 GiB 緩衝區

範例：

  • PVC 請求：100 GiB

  • Google Cloud NetApp Volumes 中已配置的大小：101 GiB

  • 應用程式可見的可用空間：至少 100 GiB

這樣可以確保應用程式始終獲得所請求的容量，即使考慮了內部中繼資料開銷也是如此。

Pod 範例

檔案系統掛載區塊磁碟區（RWO）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-rwo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: ubuntu:22.04
    command: ["sleep", "infinity"]
    volumeMounts:
    - name: data
      mountPath: /mnt/data
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: gcnv-san-rwo

原始區塊設備（RWX）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-raw-rwx
spec:
  containers:
  - name: app
    image: ubuntu:22.04
    command: ["sleep", "infinity"]
    volumeDevices:
    - name: data
      devicePath: /dev/xda
  volumes:
  - name: data
    persistentVolumeClaim:
      claimName: gcnv-san-raw-rwx

附加和掛載行為

對於從 Google Cloud NetApp Volumes 配置的 SAN 磁碟區：

  • Trident 在 Flex Unified 儲存池中建立邏輯單元號碼（LUN）。

  • 發布期間，Trident 將 LUN 對應到每個節點的主機群組。

  • 在節點暫存期間、 Trident ：

    • 登入 iSCSI 目標

    • 探索 LUN

    • 配置多路徑

  • 如果 volumeMode: Filesystem，Trident 會視需要格式化裝置並將其掛載。

  • 如果 volumeMode: Block，Trident 會將裝置連接並直接暴露給 pod，而無需格式化或掛載。

註 SAN 區塊磁碟區不提供分散式鎖定或寫入協調功能。當多個節點存取區塊磁碟區時（ReadWriteMany volumeMode: Block），應用程式或檔案系統必須管理並發性。