Kubernetes 中部署 NFS Provisioner 爲 NFS 提供動態分配卷（上篇）

一、NFS Provisioner 簡介

NFS Provisioner 是一個自動配置卷程序，它使用現有的和已配置的 NFS 服務器來支持通過持久卷聲明動態配置 Kubernetes 持久卷。

持久卷被配置爲：namespace−{pvcName}-${pvName}。

二、External NFS 驅動的工作原理

K8S 的外部 NFS 驅動，可以按照其工作方式（是作爲 NFS server 還是 NFS client）分爲兩類：

1、nfs-client

也就是我們接下來演示的這一類，它通過 K8S 的內置的NFS驅動掛載遠端的 NFS 服務器到本地目錄；然後將自身作爲 storage provider，關聯 storage class。當用戶創建對應的 PVC 來申請 PV 時，該 provider 就將 PVC 的要求與自身的屬性比較，一旦滿足就在本地掛載好的 NFS 目錄中創建 PV 所屬的子目錄，爲 Pod 提供動態的存儲服務。

2、nfs

與 nfs-client 不同，該驅動並不使用 k8s 的 NFS 驅動來掛載遠端的 NFS 到本地再分配，而是直接將本地文件映射到容器內部，然後在容器內使用ganesha.nfsd 來對外提供 NFS 服務；在每次創建 PV 的時候，直接在本地的 NFS 根目錄中創建對應文件夾，並 export 出該子目錄。利用NFS動態提供 Kubernetes 後端存儲卷

本文將介紹使用 nfs-client-provisioner 這個應用，利用 NFS Server 給 Kubernetes 作爲持久存儲的後端，並且動態提供 PV。前提條件是有已經安裝好的 NFS 服務器，並且 NFS 服務器與 Kubernetes 的 Slave 節點都能網絡連通。將 nfs-client 驅動做一個 deployment 部署到 K8S 集羣中，然後對外提供存儲服務。

nfs-client-provisioner 是一個 Kubernetes 的簡易NFS的外部 provisioner，本身不提供 NFS，需要現有的 NFS 服務器提供存儲。

三、部署服務

1、配置授權

現在的 Kubernetes 集羣大部分是基於 RBAC 的權限控制，所以創建一個一定權限的 ServiceAccount 與後面要創建的 “NFS Provisioner” 綁定，賦予一定的權限。

# 清理rbac授權
kubectl delete -f nfs-rbac.yaml -n kube-system

# 編寫yaml
cat >nfs-rbac.yaml<<-EOF
---
kind: ServiceAccount
apiVersion: v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-runner
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumes"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumeclaims"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
  - apiGroups: ["storage.k8s.io"]
    resources: ["storageclasses"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["events"]
    verbs: ["create", "update", "patch"]
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: run-nfs-client-provisioner
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: nfs-client-provisioner-runner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["endpoints"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch"]
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    # replace with namespace where provisioner is deployed
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: Role
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

# 應用授權
kubectl apply -f nfs-rbac.yaml -n kube-system

2、部署 nfs-client-provisioner

首先克隆倉庫獲取 yaml 文件

git clone https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage.git
cp -R external-storage/nfs-client/deploy/ /root/
cd deploy

3、部署 NFS Provisioner

修改 deployment.yaml 文件,這裏修改的參數包括 NFS 服務器所在的 IP 地址（10.198.1.155），以及 NFS 服務器共享的路徑（/data/nfs/），兩處都需要修改爲你實際的 NFS 服務器和共享目錄。另外修改 nfs-client-provisioner 鏡像從七牛雲拉取。

設置 NFS Provisioner 部署文件，這裏將其部署到 “kube-system” Namespace 中。

# 清理NFS Provisioner資源
kubectl delete -f nfs-provisioner-deploy.yaml -n kube-system

export NFS_ADDRESS='10.198.1.155'
export NFS_DIR='/data/nfs'

# 編寫deployment.yaml
cat >nfs-provisioner-deploy.yaml<<-EOF
---
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs-client-provisioner
  strategy:
    type: Recreate  #---設置升級策略爲刪除再創建(默認爲滾動更新)
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-client-provisioner
    spec:
      serviceAccountName: nfs-client-provisioner
      containers:
        - name: nfs-client-provisioner
          #---由於quay.io倉庫國內被牆，所以替換成七牛雲的倉庫
          image: quay-mirror.qiniu.com/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
          volumeMounts:
            - name: nfs-client-root
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME
              value: nfs-client  #---nfs-provisioner的名稱，以後設置的storageclass要和這個保持一致
            - name: NFS_SERVER
              value: ${NFS_ADDRESS}  #---NFS服務器地址，和 valumes 保持一致
            - name: NFS_PATH
              value: ${NFS_DIR}  #---NFS服務器目錄，和 valumes 保持一致
      volumes:
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            server: ${NFS_ADDRESS}  #---NFS服務器地址
            path: ${NFS_DIR} #---NFS服務器目錄
EOF

# 部署deployment.yaml
kubectl apply -f nfs-provisioner-deploy.yaml -n kube-system

# 查看創建的pod
kubectl get pod -o wide -n kube-system|grep nfs-client

# 查看pod日誌
kubectl logs -f `kubectl get pod -o wide -n kube-system|grep nfs-client|awk '{print $1}'` -n kube-system

4、創建 StorageClass

storage class 的定義，需要注意的是：provisioner 屬性要等於驅動所傳入的環境變量 PROVISIONER_NAME 的值。否則，驅動不知道知道如何綁定storage class。 此處可以不修改，或者修改 provisioner 的名字，需要與上面的deployment 的 PROVISIONER_NAME 名字一致。

# 清理storageclass資源
kubectl delete -f nfs-storage.yaml

# 編寫yaml
cat >nfs-storage.yaml<<-EOF
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storage
  annotations:
    storageclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"  #---設置爲默認的storageclass
provisioner: nfs-client  #---動態卷分配者名稱，必須和上面創建的"PROVISIONER_NAME"變量中設置的Name一致
parameters:
  archiveOnDelete: "true"  #---設置爲"false"時刪除PVC不會保留數據,"true"則保留數據
mountOptions: 
  - hard        #指定爲硬掛載方式
  - nfsvers=4   #指定NFS版本，這個需要根據 NFS Server 版本號設置
EOF

#部署class.yaml
kubectl apply -f nfs-storage.yaml

#查看創建的storageclass(這裏可以看到nfs-storage已經變爲默認的storageclass了)
$ kubectl get sc
NAME                    PROVISIONER      AGE
nfs-storage (default)   nfs-client       3m38s

四、創建 PVC

01、創建一個新的 namespace，然後創建 pvc 資源

# 刪除命令空間
kubectl delete ns kube-public

# 創建命名空間
kubectl create ns kube-public

# 清理pvc
kubectl delete -f test-claim.yaml -n kube-public

# 編寫yaml
cat >test-claim.yaml<<\EOF
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-claim
spec:
  storageClassName: nfs-storage #---需要與上面創建的storageclass的名稱一致
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
EOF

#創建PVC
kubectl apply -f test-claim.yaml -n kube-public

#查看創建的PV和PVC
$ kubectl get pvc -n kube-public
NAME         STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
test-claim   Bound    pvc-593f241f-a75f-459a-af18-a672e5090921   100Gi      RWX            nfs-storage    3s

kubectl get pv

#然後，我們進入到NFS的export目錄，可以看到對應該volume name的目錄已經創建出來了。其中volume的名字是namespace，PVC name以及uuid的組合：

#注意，出現pvc在pending的原因可能爲nfs-client-provisioner pod 出現了問題，刪除重建的時候會出現鏡像問題

五、創建測試 Pod

# 清理資源
kubectl delete -f test-pod.yaml -n kube-public

# 編寫yaml
cat > test-pod.yaml <<\EOF
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pod
spec:
  containers:
  - name: test-pod
    image: busybox:latest
    command:
      - "/bin/sh"
    args:
      - "-c"
      - "touch /mnt/SUCCESS && exit 0 || exit 1"
    volumeMounts:
      - name: nfs-pvc
        mountPath: "/mnt"
  restartPolicy: "Never"
  volumes:
    - name: nfs-pvc
      persistentVolumeClaim:
        claimName: test-claim
EOF

#創建pod
kubectl apply -f test-pod.yaml -n kube-public

#查看創建的pod
kubectl get pod -o wide -n kube-public

01、進入 NFS Server 服務器驗證是否創建對應文件

進入 NFS Server 服務器的 NFS 掛載目錄，查看是否存在 Pod 中創建的文件：

$ cd /data/nfs/
$ ls
archived-kube-public-test-claim-pvc-2dd4740d-f2d1-4e88-a0fc-383c00e37255  kube-public-test-claim-pvc-ad304939-e75d-414f-81b5-7586ef17db6c
archived-kube-public-test-claim-pvc-593f241f-a75f-459a-af18-a672e5090921  kube-system-test1-claim-pvc-f84dc09c-b41e-4e67-a239-b14f8d342efc
archived-kube-public-test-claim-pvc-b08b209d-c448-4ce4-ab5c-1bf37cc568e6  pv001
default-test-claim-pvc-4f18ed06-27cd-465b-ac87-b2e0e9565428               pv002

# 可以看到已經生成 SUCCESS 該文件，並且可知通過 NFS Provisioner 創建的目錄命名方式爲 “namespace名稱-pvc名稱-pv名稱”，pv 名稱是隨機字符串，所以每次只要不刪除 PVC，那麼 Kubernetes 中的與存儲綁定將不會丟失，要是刪除 PVC 也就意味着刪除了綁定的文件夾，下次就算重新創建相同名稱的 PVC，生成的文件夾名稱也不會一致，因爲 PV 名是隨機生成的字符串，而文件夾命名又跟 PV 有關,所以刪除 PVC 需謹慎。

參考文檔：

https://blog.csdn.net/qq_25611295/article/details/86065053 k8s pv 與pvc 持久化存儲（靜態與動態）

https://blog.csdn.net/networken/article/details/86697018 kubernetes部署 NFS 持久存儲

https://www.jianshu.com/p/5e565a8049fc kubernetes 部署 NFS 持久存儲（靜態和動態）

作者：Lancger

github：https://dwz.cn/qcjgGS7F

 

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