K8S之NFS存儲卷

NFS介紹

NFS 是 Network FileSystem 的縮寫，顧名思義就是網(wǎng)絡文件存儲系統(tǒng)， 分為服務端（Server）和客戶端（Client）。最早由 sun 公司開發(fā)，是類 unix 系統(tǒng)間實現(xiàn)磁盤共享的一種方法。 它允許網(wǎng)絡中的計算機之間通過 TCP/IP 網(wǎng)絡共享資源。通過 NFS，我們本地 NFS 的客戶端應用可以透明地讀寫位于服務端 NFS 服務器上的文件，就像訪問本地文件一樣方便。簡單的理解，NFS 就是可以透過網(wǎng)絡，讓不同的主機、不同的操作系統(tǒng)可以共享存儲的服務。
NFS 在文件傳送或信息傳送過程中依賴于 RPC（Remote Procedure Call） 協(xié)議，即遠程過程調(diào)用，NFS 的各項功能都必須要向 RPC 來注冊，如此一來 RPC 才能了解 NFS 這個服務的各項功能 Port、PID、NFS 在服務器所監(jiān)聽的 IP 等，而客戶端才能夠透過 RPC 的詢問找到正確對應的端口，所以，NFS必須要有 RPC 存在時才能成功的提供服務，簡單的理解二者關系：NFS是 一個文件存儲系統(tǒng)，而 RPC是負責信息的傳輸。

NFS共享存儲方式

1）手動方式靜態(tài)創(chuàng)建所需要的PV和PVC。
2）通過創(chuàng)建PVC動態(tài)地創(chuàng)建對應PV，無需手動創(chuàng)建PV。

NFS安裝

k8s集群所有節(jié)點都需要安裝NFS服務。本章節(jié)實驗我們選用k8s的master節(jié)點作為NFS服務的server端。
yum install -y nfs-utils rpcbind

創(chuàng)建共享目錄

在master節(jié)點創(chuàng)建目錄 
mkdir -p /nfs/mariadb 
chmod 777 /nfs/mariadb 

更改歸屬組與用戶 
chown nfsnobody /nfs/mariadb 
或者
chown -R nfsnobody:nfsnobody /nfs/mariadb 

vi /etc/exports 
/nfs/mariadb *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)
參數(shù)說明
image.png
啟動NFS服務

k8s集群所有節(jié)點啟動NFS服務。

systemctl start rpcbind 
systemctl start nfs 

設置開啟啟動 
systemctl enable rpcbind 
systemctl enable nfs
測試NFS服務
在另一臺 Linux 虛擬機上測試一下，是否能夠正確掛載: 
showmount -e 192.168.198.156 

在客戶端創(chuàng)建掛在目錄 
mkdir -p /data/mariadb 

掛載遠端目錄到本地 /data/mariadb 目錄 
mount 192.168.198.156:/nfs/mariadb /data/mariadb 

NFS服務端寫入 
$ echo "This is NFS server." > /nfs/mariadb/nfs.txt 

客戶端讀取 
cat /data/mariadb/nfs.txt 

客戶端寫入 
$ echo "This is NFS client." >> /data/mariadb/nfs.txt 

服務端讀取 
$ cat /nfs/mariadb/nfs.txt 

都是沒問題的，這是因為上邊設置了 NFS 遠端目錄權限為 rw 擁有讀寫權限，如果設置為 ro，那么 
客戶端只能讀取，不能寫入，根據(jù)實際應用場景合理配置，這里就不在演示了。這里提一下，NFS 默認 
使用 UDP 協(xié)議來進行掛載，為了提高 NFS 的穩(wěn)定性，可以使用 TCP 協(xié)議掛載，那么客戶端掛載命 
令可使用如下命令 

mount 192.168.198.156:/nfs/mysql /data/mysql -o proto=tcp -o nolock

客戶端卸載 NFS 掛載目錄

umount /data/mariadb/ 

強制卸載 
umount -l /data/mariadb/

NFS4服務

使用NFS4協(xié)議方式進行多共享目錄配置。所有共享目錄的根目錄為/nfs/data。服務器端的/etc/exports文件中的配置為： 
vi /etc/exports 

/nfs/data *(rw,fsid=0,sync,no_wdelay,insecure_locks,no_root_squash) 

K8S的靜態(tài)NFS服務PV的nfs:path 的值不用寫共享根目錄，直接寫/mariadb即可。K8S會幫我們配置成
/nfs/data/mariadb目錄 

重啟NFS 
systemctl restart rpcbind 
systemctl restart nfs

pv配置

mountOptions: 
  - hard 
  - nfsvers=4.1 
nfs:
  path: /mariadb 
  server: 192.168.198.156

全部配置文件清單

pv

nfs/mariadbpv.yml

apiVersion: v1 
kind: PersistentVolume 
metadata: 
  name: data-mariadb-pv 
  labels: 
    app: mariadb-pv 
spec: 
  accessModes: 
    - ReadWriteOnce 
  capacity: 
    storage: 10Gi 
  mountOptions:
    - hard 
    - nfsvers=4.1 
  nfs:
    path: /mariadb 
    server: 192.168.198.156 
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain 
  storageClassName: standard 
  volumeMode: Filesystem

pvc
nfs/mariadbpvc.yml

apiVersion: v1 
kind: PersistentVolumeClaim 
metadata: 
  name: mariadb-pvc 
  labels: 
    app: mariadb-pvc 
spec: 
  accessModes: 
    - ReadWriteOnce 
  storageClassName: standard 
  resources: 
    requests: 
      storage: 5Gi

service
nfs/mariadb.yml

apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment 
metadata: 
  name: mariadb-deploy 
  labels: 
    app: mariadb-deploy 
spec: 
  replicas: 1 
  template: 
    metadata: 
      name: mariadb-deploy 
      labels: 
        app: mariadb-deploy 
    spec: 
      imagePullSecrets: 
        - name: lagouharbor 
      containers: 
        - name: mariadb-deploy 
          image: 192.168.198.155:5000/lagouedu/mariadb:10.5.2 
          imagePullPolicy: IfNotPresent 
          ports: 
            - containerPort: 3307
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD 
              #這是mysqlroot用戶的密碼 
              valueFrom: 
                secretKeyRef: 
                  key: password 
                  name: mariadbsecret 
            - name: TZ 
              value: Asia/Shanghai 
              args: 
                - "--character-set-server=utf8mb4" 
                - "--collation-server=utf8mb4_unicode_ci" 
              volumeMounts: 
                - mountPath: /etc/mysql/mariadb.conf.d/  #容器內(nèi)的掛載目錄 
                  name: lagoumariadb #隨便給一個名字,這個名字必須與volumes.name一致 
                - mountPath: /var/lib/mysql #容器內(nèi)的掛載目錄 
                  name: volume-mariadb 
      restartPolicy: Always 
      volumes: 
        - name: lagoumariadb 
          configMap: 
            name: mariadbconfigmap 
        - name: volume-mariadb 
            persistentVolumeClaim: 
              claimName: mariadb-pvc 
  selector: 
    matchLabels: 
      app: mariadb-deploy 
--- 
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  name: mariadb-svc 
spec: 
  selector: 
    app: mariadb-deploy 
  ports: 
    - port: 3307 
      targetPort: 3307 
      nodePort: 30036 
  type: NodePort

secret
nfs/mariadbsecret.yml

apiVersion: v1 
kind: Secret 
metadata: 
  name: mariadbsecret 
type: Opaque 
data: 
  password: YWRtaW4=

configmap
nfs/mariadb.yml

apiVersion: v1 
data: 
  my.cnf: "省略中間數(shù)據(jù)部分，請各位同學前面章節(jié)" 
kind: ConfigMap 
metadata: 
    name: mariadbconfigmap

客戶端測試

IP:192.168.198.157 
username:root 
password:admin 
prot: 30036

集群調(diào)度

k8s內(nèi)pod由scheduler調(diào)度，scheduler的任務是把pod分配到合適的node節(jié)點上。scheduler調(diào)度時會考慮到node節(jié)點的資源使用情況、port使用情況、volume使用情況等等...在此基礎之上，我們也可以控制pod的調(diào)度。
Scheduler 是 kubernetes 調(diào)度器，主要的任務是把定義的 pod 分配到集群的節(jié)點上。但要很多要考慮的問題：
1）公平：如何保證每個節(jié)點都能被合理分配資源，不要造成一個節(jié)點忙死，一個節(jié)點閑死局面。
2）資源高效利用：集群所有資源最大化被使用。內(nèi)存、硬盤、CPU等因素。
3）效率：調(diào)度的性能要好，能夠盡快地對大批量的 pod 完成調(diào)度工作。
4）靈活：允許用戶根據(jù)自己的需求控制調(diào)度的邏輯。
Sheduler 是作為單獨的程序運行，啟動之后會一直與 API Server保持通訊，獲取
PodSpec.NodeName 為空的 pod，對每個 pod 都會創(chuàng)建一個 binding，表明該 pod 應該放到哪個節(jié)點上 。

固定節(jié)點

Pod.spec.nodeSelector

前邊的課程已經(jīng)給大家介紹過 

關鍵技能點： 
1.給某一個節(jié)點打標簽 
kubectl label nodes k8s-node01 mariadb=mariadb

2.pod的控制器中增加配置屬性 
... 
    spec: 
      nodeSelector: 
        mariadb: mariadb 
...
Pod.spec.nodeName
刪除k8s-node01節(jié)點mariadb的label 
kubectl label nodes k8s-node02 mariadb- 

kubectl label nodes k8s-node02 --show-labels

修改label案例用于演示nodeName屬性，pod控制器關鍵代碼

spec: 
  nodeName: k8s-node02

全部資源文件清單

controller

labels/mariadb.yml

apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment 
metadata: 
  name: mariadb-deploy 
  labels: 
    app: mariadb-deploy 
spec: 
  replicas: 1 
  template: 
    metadata: 
      name: mariadb-deploy 
      labels: 
        app: mariadb-deploy 
    spec: 
      nodeName: k8s-node02 
      imagePullSecrets: 
        - name: lagouharbor 
      containers: 
        - name: mariadb-deploy 
          image: 192.168.198.155:5000/lagouedu/mariadb:10.5.2 
          imagePullPolicy: IfNotPresent 
          ports: 
            - containerPort: 3307
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD 
              #這是mysqlroot用戶的密碼 
              valueFrom: 
                secretKeyRef: 
                  key: password 
                  name: mariadbsecret 
            - name: TZ 
              value: Asia/Shanghai 
          args: 
            - "--character-set-server=utf8mb4" 
            - "--collation-server=utf8mb4_unicode_ci" 
          volumeMounts: 
            - mountPath: /etc/mysql/mariadb.conf.d/ #容器內(nèi)的掛載目錄 
              name: lagoumariadb #隨便給一個名字,這個名字必須與volumes.name一致 
      restartPolicy: Always 
        volumes: 
          - name: lagoumariadb 
            configMap: 
              name: mariadbconfigmap 
  selector: 
    matchLabels: 
      app: mariadb-deploy
--- 
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  name: mariadb-svc 
spec: 
  selector: 
    app: mariadb-deploy 
  ports: 
    - port: 3307 
      targetPort: 3307 
      nodePort: 30036 
  type: NodePort

secret
labels/mariadbsecret.yml

apiVersion: v1 
kind: Secret 
metadata: 
  name: mariadbsecret 
type: Opaque 
data: 
  password: YWRtaW4=

configmap
labels/mariadb.yml

apiVersion: v1 
data: 
  my.cnf: "省略中間數(shù)據(jù)部分，請各位同學前面章節(jié)" 
kind: ConfigMap 
metadata: 
  name: mariadbconfigmap
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