探索 Kubernetes 持久化存储之 Rook Ceph 初窥门径
在 Kubernetes 生态系统中，持久化存储是支撑业务应用稳定运行的基石，对于维护整个系统的健壮性至关重要。对于选择自主搭建 Kubernetes 集群的运维架构师来说，挑选合适的后端持久化存储解决方案是关键的选型决策。目前，Ceph、GlusterFS、NFS、Longhorn 和 openEBS 等解决方案已在业界得到广泛应用。
为了丰富技术栈，并为容器云平台的持久化存储设计提供更广泛的灵活性和选择性，今天，我将带领大家一起探索，如何将 Ceph 集成到由 KubeSphere 管理的 Kubernetes 集群中。
集成 Ceph 至 Kubernetes 集群主要有两种方案：
- 利用 Rook Ceph 直接在 Kubernetes 集群上部署 Ceph 集群，这种方式更贴近云原生的应用特性。
- 手动部署独立的 Ceph 集群，并配置 Kubernetes 集群与之对接，实现存储服务的集成。
本文将重点实战演示使用 Rook Ceph 在 Kubernetes 集群上直接部署 Ceph 集群的方法，让您体验到云原生环境下 Ceph 部署的便捷与强大。
实战服务器配置(架构 1:1 复刻小规模生产环境，配置略有不同)
| 主机名 | IP | CPU | 内存 | 系统盘 | 数据盘 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ksp-registry | 192.168.9.90 | 4 | 8 | 40 | 200 | Harbor 镜像仓库 |
| ksp-control-1 | 192.168.9.91 | 4 | 8 | 40 | 100 | KubeSphere/k8s-control-plane |
| ksp-control-2 | 192.168.9.92 | 4 | 8 | 40 | 100 | KubeSphere/k8s-control-plane |
| ksp-control-3 | 192.168.9.93 | 4 | 8 | 40 | 100 | KubeSphere/k8s-control-plane |
| ksp-worker-1 | 192.168.9.94 | 4 | 16 | 40 | 100 | k8s-worker/CI |
| ksp-worker-2 | 192.168.9.95 | 4 | 16 | 40 | 100 | k8s-worker |
| ksp-worker-3 | 192.168.9.96 | 4 | 16 | 40 | 100 | k8s-worker |
| ksp-storage-1 | 192.168.9.97 | 4 | 8 | 40 | 400+ | Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Ceph/NFS |
| ksp-storage-2 | 192.168.9.98 | 4 | 8 | 40 | 300+ | Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Ceph |
| ksp-storage-3 | 192.168.9.99 | 4 | 8 | 40 | 300+ | Containerd、OpenEBS、ElasticSearch/Longhorn/Ceph |
| ksp-gpu-worker-1 | 192.168.9.101 | 4 | 16 | 40 | 100 | k8s-worker(GPU NVIDIA Tesla M40 24G) |
| ksp-gpu-worker-2 | 192.168.9.102 | 4 | 16 | 40 | 100 | k8s-worker(GPU NVIDIA Tesla P100 16G) |
| ksp-gateway-1 | 192.168.9.103 | 2 | 4 | 40 | 自建应用服务代理网关/VIP：192.168.9.100 | |
| ksp-gateway-2 | 192.168.9.104 | 2 | 4 | 40 | 自建应用服务代理网关/VIP：192.168.9.100 | |
| ksp-mid | 192.168.9.105 | 4 | 8 | 40 | 100 | 部署在 k8s 集群之外的服务节点（Gitlab 等） |
| 合计 | 15 | 56 | 152 | 600 | 2100+ |
实战环境涉及软件版本信息
- 操作系统：openEuler 22.03 LTS SP3 x86_64
- KubeSphere：v3.4.1
- Kubernetes：v1.28.8
- KubeKey: v3.1.1
- Containerd：1.7.13
- Rook：v1.14.9
- Ceph: v18.2.4
1. Rook 部署规划
为了更好地满足生产环境的实际需求，在规划和部署存储基础设施时，我增加了以下策略：
- 节点扩展：向 Kubernetes 集群中新增三个专用节点，这些节点将专门承载 Ceph 存储服务，确保存储操作的高效性和稳定性。
- 组件隔离：所有 Rook 和 Ceph 组件以及数据卷将被部署在这些专属节点上，实现组件的清晰隔离和专业化管理。
- 节点标签化：为每个存储节点设置了专门的标签
node.kubernetes.io/storage=rook，以便 Kubernetes 能够智能地调度相关资源。同时，非存储节点将被标记为node.rook.io/rook-csi=true，这表明它们将承载 Ceph CSI 插件，使得运行在这些节点上的业务 Pod 能够利用 Ceph 提供的持久化存储。 - 存储介质配置：在每个存储节点上，我将新增一块 100G 的 Ceph 专用数据盘
/dev/sdd。为保证最佳性能，该磁盘将采用裸设备形态直接供 Ceph OSD 使用，无需进行分区或格式化。
重要提示：
- 本文提供的配置和部署经验对于理解 Rook-Ceph 的安装和运行机制具有参考价值。然而，强烈建议不要将本文描述的配置直接应用于任何形式的生产环境。
- 在生产环境中，还需进一步考虑使用 SSD、NVMe 磁盘等高性能存储介质；细致规划故障域；制定详尽的存储节点策略；以及进行细致的系统优化配置等。
2. 前置条件
2.1 Kubernetes 版本
Rook 可以安装在任何现有的 Kubernetes 集群上，只要它满足最低版本，并且授予 Rook 所需的特权
早期 v1.9.7 版本的 Rook 支持 Kubernetes v1.17 或更高版本
现在的 v1.14.9 版本支持 Kubernetes v1.25 到 v1.30 版本（可能支持更低的版本，可以自己验证测试）
2.2 CPU Architecture
支持的 CPU 架构包括： amd64 / x86_64 and arm64。
2.3 Ceph 先决条件
为了配置 Ceph 存储集群，至少需要以下任意一种类型的本地存储:
- Raw devices (no partitions or formatted filesystems，没有分区和格式化文件系统，本文选择)
- Raw partitions (no formatted filesystem，已分区但是没有格式化文件系统)
- LVM Logical Volumes (no formatted filesystem)
- PVs available from a storage class in
blockmode
使用以下命令确认分区或设备是否使用文件系统并进行了格式化：
$ lsblk -f
NAME FSTYPE FSVER LABEL UUID FSAVAIL FSUSE% MOUNTPOINTS
sda
├─sda1 ext4 1.0 b5e46d67-426b-476f-bd89-18137af7ff59 682.5M 23% /boot
└─sda2 LVM2_member LVM2 001 NepB96-M3ux-Ei6Q-V7AX-BCy1-e2RN-Lzbecn
├─openeuler-root ext4 1.0 0495bb1d-16f7-4156-ab10-5bd837b24de5 29.9G 7% /
└─openeuler-swap swap 1 837d3a7e-8aac-4048-bb7a-a6fdd8eb5931
sdb LVM2_member LVM2 001 Dyj93O-8zKr-HMah-hxjd-8IZP-IxVE-riWf3O
└─data-lvdata xfs 1e9b612f-dbd9-46d2-996e-db74073d6648 86G 14% /data
sdc LVM2_member LVM2 001 LkTCe2-0vp7-e3SJ-Xxzb-UzN1-sd2T-74TF3L
└─longhorn-data xfs 30a13ac0-6eef-433c-8d7e-d6776ec669ff 99.1G 1% /longhorn
sdd
- 如果 FSTYPE 字段不为空，说明该设备已经格式化为文件系统，对应的值就是文件系统类型
- 如果 FSTYPE 字段为空，说明该设备还没有被格式化，可以被 Ceph 使用
- 本例中可以使用的设备为 sdd
如果需要清理已有磁盘给 Ceph 使用，请使用下面的命令（生产环境请谨慎）：
yum install gdisk
sgdisk --zap-all /dev/sdd
2.4 LVM 需求
Ceph OSDs 在以下场景依赖 LVM。
- If encryption is enabled (
encryptedDevice: "true"in the cluster CR) - A
metadatadevice is specified osdsPerDeviceis greater than 1
Ceph OSDs 在以下场景不需要 LVM。
- OSDs are created on raw devices or partitions
- Creating OSDs on PVCs using the
storageClassDeviceSets
openEuler 默认已经安装 lvm2，如果没有装，使用下面的命令安装。
yum install -y lvm2
2.5 Kernel 需求
- RBD 需求
Ceph 需要使用构建了 RBD 模块的 Linux 内核。许多 Linux 发行版都有这个模块，但不是所有发行版都有。例如，GKE Container-Optimised OS (COS) 就没有 RBD。
在 Kubernetes 节点使用 lsmod | grep rbd 命令验证，如果没有任何输出，请执行下面的命令加载 rbd 模块。
# 在当前环境加载 rbd 和 nbd 模块
modprobe rbd
modprobe nbd
# 开机自动加载 rbd 和 nbd 模式（适用于 openEuler）
echo "rbd" >> /etc/modules-load.d/rook-ceph.conf
echo "nbd" >> /etc/modules-load.d/rook-ceph.conf
# 再次执行命令验证
lsmod | grep rbd
# 正确的输出结果如下
$ lsmod | grep rbd
rbd 135168 0
libceph 413696 1 rbd
- CephFS 需求
如果您将从 Ceph shared file system (CephFS) 创建卷，推荐的最低内核版本是 4.17。如果内核版本小于 4.17，则不会强制执行请求的 PVC sizes。存储配额只会在更新的内核上执行。
注意： openEuler 22.03 SP3 目前最新的内核为 5.10.0-218.0.0.121，虽然大于 4.17 但是有些过于高了，在安装 Ceph CSI Plugin 的时候可能会遇到 CSI 驱动无法注册的问题。
3. 扩容集群节点
3.1 扩容存储专用 Worker 节点
将新增的三台存储专用节点加入已有的 Kubernetes 集群，详细的扩容操作请参考 KubeKey 扩容 Kubernetes Worker 节点实战指南。
3.2 设置节点标签
按规划给三个存储节点和其它 Worker 节点打上专属标签。
- 存储节点标签
# 设置 rook-ceph 部署和存储Osd 节点标签
kubectl label nodes ksp-storage-1 node.kubernetes.io/storage=rook
kubectl label nodes ksp-storage-2 node.kubernetes.io/storage=rook
kubectl label nodes ksp-storage-3 node.kubernetes.io/storage=rook
- Worker 节点标签
# 安装 ceph csi plugin 节点
# kubectl label nodes ksp-control-1 node.rook.io/rook-csi=true
# kubectl label nodes ksp-control-2 node.rook.io/rook-csi=true
# kubectl label nodes ksp-control-3 node.rook.io/rook-csi=true
kubectl label nodes ksp-worker-1 node.rook.io/rook-csi=true
kubectl label nodes ksp-worker-2 node.rook.io/rook-csi=true
kubectl label nodes ksp-worker-3 node.rook.io/rook-csi=true
- 控制（Control）节点
不做任何设置，Ceph 的服务组件和 CSI 插件都不会安装在控制节点。网上也有人建议把 Ceph 的管理组件部署在 K8s 的控制节点，我是不赞同的。个人建议把 Ceph 的所有组件独立部署。
4. 安装配置 Rook Ceph Operator
4.1 下载部署代码
# git clone --single-branch --branch v1.14.9 https://github.com/rook/rook.git
cd /srv
wget https://github.com/rook/rook/archive/refs/tags/v1.14.9.tar.gz
tar xvf v1.14.9.tar.gz
cd rook-1.14.9/deploy/examples/
4.2 修改镜像地址
可选配置，当 DockerHub 访问受限时，可以将 Rook-Ceph 需要的镜像离线下载到本地仓库，部署时修改镜像地址。
# 取消镜像注释
sed -i '125,130s/^.*#/ /g' operator.yaml
sed -i '506,506s/^.*#/ /g' operator.yaml
# 替换镜像地址前缀
sed -i 's#registry.k8s.io#registry.opsxlab.cn:8443/k8sio#g' operator.yaml
sed -i 's#quay.io#registry.opsxlab.cn:8443/quayio#g' operator.yaml
sed -i 's#rook/ceph:v1.14.9#registry.opsxlab.cn:8443/rook/ceph:v1.14.9#g' operator.yaml
sed -i '24,24s#quay.io#registry.opsxlab.cn:8443/quayio#g' cluster.yaml
注意：上面的镜像仓库是我内部离线仓库，参考我文档的读者不要直接照抄，一定要换成自己的镜像仓库。
4.3 修改自定义配置
修改配置文件 operator.yaml 实现以下需求：
- rook-ceph 所有管理组件部署在指定标签节点
- k8s 其他节点安装 Ceph CSI Plugin
CSI_PROVISIONER_NODE_AFFINITY: "node.kubernetes.io/storage=rook"
CSI_PLUGIN_NODE_AFFINITY: "node.rook.io/rook-csi=true,node.kubernetes.io/storage=rook"
4.4 部署 Rook Operator
- 部署 Rook operator
kubectl create -f crds.yaml -f common.yaml -f operator.yaml
- 验证
rook-ceph-operatorPod 的状态是否为Running
kubectl -n rook-ceph get pod -o wide
执行成功后，输出结果如下：
$ kubectl -n rook-ceph get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
rook-ceph-operator-9bd897ff8-426mq 1/1 Running 0 40s 10.233.77.255 ksp-storage-3 <none> <none>
4.5 KubeSphere 控制台查看 Operator 资源
登录 KubeSphere 控制台查看创建的 Rook Ceph Operator Deployment 资源。
5. 创建 Ceph 集群
5.1 修改集群配置文件
- 修改集群配置文件
cluster.yaml，增加节点亲和配置
placement:
all:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: node.kubernetes.io/storage
operator: In
values:
- rook
- 修改集群配置文件
cluster.yaml，增加存储节点和 OSD 磁盘配置
storage: # cluster level storage configuration and selection
useAllNodes: false # 生产环境，一定要修改，默认会使用所有节点
useAllDevices: false # 生产环境，一定要修改，默认会使用所有磁盘
#deviceFilter:
config:
storeType: bluestore
nodes:
- name: "ksp-storage-1"
devices:
- name: "sdd"
- name: "ksp-storage-2"
devices:
- name: "sdd"
- name: "ksp-storage-3"
devices:
- name: "sdd"
5.2 创建 Ceph 集群
- 创建集群
kubectl create -f cluster.yaml
- 查看资源状态，确保所有相关 Pod 均为
Running
$ kubectl -n rook-ceph get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
csi-cephfsplugin-5mrxf 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.96 ksp-worker-3 <none> <none>
csi-cephfsplugin-5s4kz 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.95 ksp-worker-2 <none> <none>
csi-cephfsplugin-kgd48 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.94 ksp-worker-1 <none> <none>
csi-cephfsplugin-provisioner-7f595d6cc4-5xpm8 5/5 Running 0 2m25s 10.233.64.1 ksp-storage-1 <none> <none>
csi-cephfsplugin-provisioner-7f595d6cc4-q7q4v 5/5 Running 0 2m25s 10.233.77.26 ksp-storage-3 <none> <none>
csi-cephfsplugin-q7rqj 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.97 ksp-storage-1 <none> <none>
csi-cephfsplugin-x6tfj 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.99 ksp-storage-3 <none> <none>
csi-cephfsplugin-z72tl 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.98 ksp-storage-2 <none> <none>
csi-rbdplugin-2f8db 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.97 ksp-storage-1 <none> <none>
csi-rbdplugin-6dtwt 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.94 ksp-worker-1 <none> <none>
csi-rbdplugin-82jrf 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.95 ksp-worker-2 <none> <none>
csi-rbdplugin-dslkj 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.96 ksp-worker-3 <none> <none>
csi-rbdplugin-gjmmw 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.98 ksp-storage-2 <none> <none>
csi-rbdplugin-hfv4k 2/2 Running 0 2m25s 192.168.9.99 ksp-storage-3 <none> <none>
csi-rbdplugin-provisioner-c845669bc-dp6q4 5/5 Running 0 2m25s 10.233.64.4 ksp-storage-1 <none> <none>
csi-rbdplugin-provisioner-c845669bc-f2s6n 5/5 Running 0 2m25s 10.233.77.24 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-1-7b4cf6c8fb-7s85r 1/1 Running 0 68s 10.233.64.7 ksp-storage-1 <none> <none>
rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-2-cc76b86dc-vb4gl 1/1 Running 0 53s 10.233.73.85 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-crashcollector-ksp-storage-3-67bf8cf566-6rcjg 1/1 Running 0 52s 10.233.77.39 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-exporter-ksp-storage-1-646fb48465-5mfcx 1/1 Running 0 68s 10.233.64.14 ksp-storage-1 <none> <none>
rook-ceph-exporter-ksp-storage-2-79fd64549d-rbcnt 1/1 Running 0 50s 10.233.73.86 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-exporter-ksp-storage-3-7877646d8c-7h2wc 1/1 Running 0 48s 10.233.77.32 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-mgr-a-c89b4f8bd-psdwl 3/3 Running 0 86s 10.233.73.80 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-mgr-b-7ffd8dcb85-jpj5x 3/3 Running 0 86s 10.233.77.29 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-mon-a-654b4f677-fmqhx 2/2 Running 0 2m15s 10.233.73.79 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-mon-b-74887d5b9c-4mb62 2/2 Running 0 109s 10.233.77.28 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-mon-c-5fb5489c58-7hj6n 2/2 Running 0 99s 10.233.64.16 ksp-storage-1 <none> <none>
rook-ceph-operator-9bd897ff8-6z45z 1/1 Running 0 29m 10.233.77.18 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-osd-0-65ccb887ff-bjtbs 2/2 Running 0 54s 10.233.64.19 ksp-storage-1 <none> <none>
rook-ceph-osd-1-c689d9f57-x6prx 2/2 Running 0 53s 10.233.73.84 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-osd-2-776bb9cbd6-vmxxp 2/2 Running 0 52s 10.233.77.37 ksp-storage-3 <none> <none>
rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-1-tj6rk 0/1 Completed 0 64s 10.233.64.18 ksp-storage-1 <none> <none>
rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-2-rds4q 0/1 Completed 0 63s 10.233.73.83 ksp-storage-2 <none> <none>
rook-ceph-osd-prepare-ksp-storage-3-hpzgs 0/1 Completed 0 63s 10.233.77.41 ksp-storage-3 <none> <none>
5.3 KubeSphere 控制台查看 Ceph 集群资源
- Deployment（部署，17个）
- Daemonsets（守护进程集，2个）
6. 创建 Rook toolbox
通过 Rook 提供的 toolbox，我们可以实现对 Ceph 集群的管理。
6.1 创建 toolbox
- 创建 toolbox
kubectl apply -f toolbox.yaml
- 等待 toolbox pod 下载容器镜像，并进入 Running 状态:
kubectl -n rook-ceph rollout status deploy/rook-ceph-tools
6.2 常用命令
- 登录 Toolbox
kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash
- 验证 Ceph 集群状态
$ kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash
bash-5.1$ ceph -s
cluster:
id: e7913148-d29f-46fa-87a6-1c38ddb1530a
health: HEALTH_OK
services:
mon: 3 daemons, quorum a,b,c (age 6m)
mgr: a(active, since 5m), standbys: b
osd: 3 osds: 3 up (since 5m), 3 in (since 5m)
data:
pools: 1 pools, 1 pgs
objects: 2 objects, 577 KiB
usage: 81 MiB used, 300 GiB / 300 GiB avail
pgs: 1 active+clean
观察 Ceph 集群状态，需要满足下面的条件才会认为集群状态是健康的。
- health 的值为 HEALTH_OK
- Mons 的数量和状态
- Mgr 一个 active，一个 standbys
- OSD 3 个，状态都是 up
- 其他常用的 Ceph 命令
# 查看 OSD 状态
ceph osd status
ceph osd df
ceph osd utilization
ceph osd pool stats
ceph osd tree
# 查看 Ceph 容量
ceph df
# 查看 Rados 状态
rados df
# 查看 PG 状态
ceph pg stat
- 删除 toolbox（可选）
kubectl -n rook-ceph delete deploy/rook-ceph-tools
7. Block Storage
7.1 Storage 介绍
Rock Ceph 提供了三种存储类型，请参考官方指南了解详情：
- Block Storage(RBD): Create block storage to be consumed by a pod (RWO)
- Filesystem Storage(CephFS): Create a filesystem to be shared across multiple pods (RWX)
- Object Storage(RGW): Create an object store that is accessible inside or outside the Kubernetes cluster
本文使用比较稳定、可靠的 Block Storage（RBD）的方式作为 Kubernetes 的持久化存储。
7.2 创建存储池
Rook 允许通过自定义资源定义 (crd) 创建和自定义 Block 存储池。支持 Replicated 和 Erasure Coded 类型。本文演示 Replicated 的创建过程。
- 创建一个 3 副本的 Ceph 块存储池，编辑
CephBlockPoolCR 资源清单，vi ceph-replicapool.yaml
apiVersion: ceph.rook.io/v1
kind: CephBlockPool
metadata:
name: replicapool
namespace: rook-ceph
spec:
failureDomain: host
replicated:
size: 3
- 创建 CephBlockPool 资源
kubectl create -f ceph-replicapool.yaml
- 查看资源创建情况
$ kubectl get cephBlockPool -n rook-ceph -o wide
NAME PHASE TYPE FAILUREDOMAIN REPLICATION EC-CODINGCHUNKS EC-DATACHUNKS AGE
replicapool Ready Replicated host 3 0 0 16s
- 在 ceph toolbox 中查看 Ceph 集群状态
# 登录
kubectl -n rook-ceph exec -it deploy/rook-ceph-tools -- bash
# 查看集群
bash-5.1$ ceph -s
cluster:
id: e7913148-d29f-46fa-87a6-1c38ddb1530a
health: HEALTH_OK
services:
mon: 3 daemons, quorum a,b,c (age 10m)
mgr: a(active, since 8m), standbys: b
osd: 3 osds: 3 up (since 9m), 3 in (since 9m)
data:
pools: 2 pools, 2 pgs
objects: 3 objects, 577 KiB
usage: 81 MiB used, 300 GiB / 300 GiB avail
pgs: 2 active+clean
# 查看集群存储池
bash-5.1$ ceph osd pool ls
.mgr
replicapool
bash-5.1$ rados df
POOL_NAME USED OBJECTS CLONES COPIES MISSING_ON_PRIMARY UNFOUND DEGRADED RD_OPS RD WR_OPS WR USED COMPR UNDER COMPR
.mgr 1.7 MiB 2 0 6 0 0 0 106 91 KiB 137 1.8 MiB 0 B 0 B
replicapool 12 KiB 1 0 3 0 0 0 0 0 B 2 2 KiB 0 B 0 B
total_objects 3
total_used 81 MiB
total_avail 300 GiB
total_space 300 GiB
# 查看存储池的 pg number
bash-5.1$ ceph osd pool get replicapool pg_num
pg_num: 32
7.3 创建 StorageClass
- 编辑 StorageClass 资源清单，
vi storageclass-rook-ceph-block.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: rook-ceph-block
# Change "rook-ceph" provisioner prefix to match the operator namespace if needed
provisioner: rook-ceph.rbd.csi.ceph.com
parameters:
# clusterID is the namespace where the rook cluster is running
clusterID: rook-ceph
# Ceph pool into which the RBD image shall be created
pool: replicapool
# RBD image format. Defaults to "2".
imageFormat: "2"
# RBD image features. Available for imageFormat: "2". CSI RBD currently supports only `layering` feature.
imageFeatures: layering
# The secrets contain Ceph admin credentials.
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: rook-csi-rbd-provisioner
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: rook-ceph
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-name: rook-csi-rbd-provisioner
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-namespace: rook-ceph
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: rook-csi-rbd-node
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: rook-ceph
# Specify the filesystem type of the volume. If not specified, csi-provisioner
# will set default as `ext4`. Note that `xfs` is not recommended due to potential deadlock
# in hyperconverged settings where the volume is mounted on the same node as the osds.
csi.storage.k8s.io/fstype: ext4
# Delete the rbd volume when a PVC is deleted
reclaimPolicy: Delete
# Optional, if you want to add dynamic resize for PVC.
# For now only ext3, ext4, xfs resize support provided, like in Kubernetes itself.
allowVolumeExpansion: true
- 创建 StorageClass 资源
kubectl create -f storageclass-rook-ceph-block.yaml
注意： examples/csi/rbd 目录中有更多的参考用例。
- 验证资源
$ kubectl get sc
NAME PROVISIONER RECLAIMPOLICY VOLUMEBINDINGMODE ALLOWVOLUMEEXPANSION AGE
local openebs.io/local Delete WaitForFirstConsumer false 76d
nfs-sc (default) k8s-sigs.io/nfs-subdir-external-provisioner Delete Immediate false 22d
rook-ceph-block rook-ceph.rbd.csi.ceph.com Delete Immediate true 11s
8. 创建测试应用
8.1 使用 Rook 提供的测试案例
我们使用 Rook 官方提供的经典的 Wordpress 和 MySQL 应用程序创建一个使用 Rook 提供块存储的示例应用程序，这两个应用程序都使用由 Rook 提供的块存储卷。
- 创建 MySQL 和 Wordpress
kubectl create -f mysql.yaml
kubectl create -f wordpress.yaml
- 查看 PVC 资源
$ kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
mysql-pv-claim Bound pvc-938fc531-cff8-452b-b89a-0040ac0aaa02 20Gi RWO rook-ceph-block 31s
wp-pv-claim Bound pvc-d94118de-7105-4a05-a4e7-ebc5807cc5c1 20Gi RWO rook-ceph-block 13s
- 查看 SVC 资源
$ kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.233.0.1 <none> 443/TCP 76d
wordpress LoadBalancer 10.233.25.187 <pending> 80:31280/TCP 33s
wordpress-mysql ClusterIP None <none> 3306/TCP 50s
- 查看 Pod 资源
$ kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
wordpress-6678b8879f-ql6sm 1/1 Running 0 49s 10.233.73.89 ksp-storage-2 <none> <none>
wordpress-mysql-5d69d6696b-fwttl 1/1 Running 0 67s 10.233.64.15 ksp-storage-1 <none> <none>
8.2 指定节点创建测试应用
Wordpress 和 MySQL 测试用例中，pod 创建在了存储专用节点。为了测试集群中其它 Worker 节点是否可以使用 Ceph 存储，我们再做一个测试，在创建 Pod 时指定 nodeSelector 标签，将 Pod 创建在非 rook-ceph 专用节点的 ksp-worker-1 上。
- 编写测试 PVC 资源清单，
vi test-pvc-rbd.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: test-pvc-rbd
spec:
storageClassName: rook-ceph-block
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 2Gi
- 创建 PVC
kubectl apply -f test-pvc-rbd.yaml
- 查看 PVC
$ kubectl get pvc -o wide
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE VOLUMEMODE
mysql-pv-claim Bound pvc-00c09bac-cee2-4a0e-9549-56f05b9c6965 20Gi RWO rook-ceph-block 77s Filesystem
test-pvc-rbd Bound pvc-ad475b29-6730-4c9a-8f8d-a0cd99b12781 2Gi RWO rook-ceph-block 5s Filesystem
wp-pv-claim Bound pvc-b3b2d6bc-6d62-4ac3-a50c-5dcf076d501c 20Gi RWO rook-ceph-block 76s Filesystem
- 编写测试 Pod 资源清单，
vi test-pod-rbd.yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
name: test-pod-rbd
spec:
containers:
- name: test-pod-rbd
image: busybox:stable
command:
- "/bin/sh"
args:
- "-c"
- "touch /mnt/SUCCESS && sleep 3600"
volumeMounts:
- name: rbd-pvc
mountPath: "/mnt"
restartPolicy: "Never"
nodeSelector:
kubernetes.io/hostname: ksp-worker-1
volumes:
- name: rbd-pvc
persistentVolumeClaim:
claimName: test-pvc-rbd
- 创建 Pod
kubectl apply -f test-pod-rbd.yaml
- 查看 Pod（ Pod 按预期创建在了 ksp-worker-1 节点，并正确运行）
$ kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
test-pod-rbd 1/1 Running 0 5s 10.233.94.210 ksp-worker-1 <none> <none>
wordpress-6678b8879f-ql6sm 1/1 Running 0 10m 10.233.73.89 ksp-storage-2 <none> <none>
wordpress-mysql-5d69d6696b-fwttl 1/1 Running 0 10m 10.233.64.15 ksp-storage-1 <none> <none>
- 查看 Pod 挂载的存储
$ kubectl exec test-pod-rbd -- df -h
Filesystem Size Used Available Use% Mounted on
overlay 99.9G 14.0G 85.9G 14% /
tmpfs 64.0M 0 64.0M 0% /dev
tmpfs 7.6G 0 7.6G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/rbd0 1.9G 24.0K 1.9G 0% /mnt
/dev/mapper/openeuler-root
34.2G 2.3G 30.1G 7% /etc/hosts
/dev/mapper/openeuler-root
34.2G 2.3G 30.1G 7% /dev/termination-log
/dev/mapper/data-lvdata
99.9G 14.0G 85.9G 14% /etc/hostname
/dev/mapper/data-lvdata
99.9G 14.0G 85.9G 14% /etc/resolv.conf
shm 64.0M 0 64.0M 0% /dev/shm
tmpfs 13.9G 12.0K 13.9G 0% /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
tmpfs 7.6G 0 7.6G 0% /proc/acpi
tmpfs 64.0M 0 64.0M 0% /proc/kcore
tmpfs 64.0M 0 64.0M 0% /proc/keys
tmpfs 64.0M 0 64.0M 0% /proc/timer_list
tmpfs 64.0M 0 64.0M 0% /proc/sched_debug
tmpfs 7.6G 0 7.6G 0% /proc/scsi
tmpfs 7.6G 0 7.6G 0% /sys/firmware
- 测试存储空间读写
# 写入 1GB 的数据
$ kubectl exec test-pod-rbd -- dd if=/dev/zero of=/mnt/test-disk.img bs=1M count=1000
1000+0 records in
1000+0 records out
1048576000 bytes (1000.0MB) copied, 4.710019 seconds, 212.3MB/s
# 查看结果
$ kubectl exec test-pod-rbd -- ls -lh /mnt/
total 1000M
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 5 20:11 SUCCESS
drwx------ 2 root root 16.0K Aug 5 20:11 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 1000.0M Aug 5 20:14 test-disk.img
# 测试超限（再写入 1GB 数据，只能写入 929.8MB）
$ kubectl exec test-pod-rbd -- dd if=/dev/zero of=/mnt/test-disk2.img bs=1M count=1000
dd: error writing '/mnt/test-disk2.img': No space left on device
930+0 records in
929+0 records out
974987264 bytes (929.8MB) copied, 3.265758 seconds, 284.7MB/s
command terminated with exit code 1
# 再次查看结果
$ kubectl exec test-pod-rbd -- ls -lh /mnt/
total 2G
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 5 20:11 SUCCESS
drwx------ 2 root root 16.0K Aug 5 20:11 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 1000.0M Aug 5 20:14 test-disk.img
-rw-r--r-- 1 root root 929.8M Aug 5 20:18 test-disk2.img
注意： 测试时，我们写入了 2G 的数据量，当达过我们创建的 PVC 2G 容量上限时会报错（实际使用写不满 2G）。说明，Ceph 存储可以做到容量配额限制。
9. Ceph Dashboard
Ceph 提供了一个 Dashboard 工具，我们可以在上面查看集群的状态，包括集群整体运行状态、Mgr、Mon、OSD 和其他 Ceph 进程的状态，查看存储池和 PG 状态，以及显示守护进程的日志等。
部署集群的配置文件 cluster.yaml ，默认已经开启了 Dashboard 功能，Rook Ceph operator 部署集群时将启用 ceph-mgr 的 Dashboard 模块。
9.1 获取 Dashboard 的 service 地址
$ kubectl -n rook-ceph get service
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
rook-ceph-exporter ClusterIP 10.233.4.126 <none> 9926/TCP 46m
rook-ceph-mgr ClusterIP 10.233.49.41 <none> 9283/TCP 46m
rook-ceph-mgr-dashboard ClusterIP 10.233.7.182 <none> 8443/TCP 46m
rook-ceph-mon-a ClusterIP 10.233.45.222 <none> 6789/TCP,3300/TCP 47m
rook-ceph-mon-b ClusterIP 10.233.52.144 <none> 6789/TCP,3300/TCP 47m
rook-ceph-mon-c ClusterIP 10.233.57.144 <none> 6789/TCP,3300/TCP 47m
9.2 配置在集群外部访问 Dashboard
通常我们需要在 K8s 集群外部访问 Ceph Dashboard，可以通过 NodePort 或是 Ingress 的方式。
本文演示 NodePort 方式。
- 创建资源清单文件，
vi ceph-dashboard-external-https.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: rook-ceph-mgr-dashboard-external-https
namespace: rook-ceph
labels:
app: rook-ceph-mgr
rook_cluster: rook-ceph
spec:
ports:
- name: dashboard
port: 8443
protocol: TCP
targetPort: 8443
nodePort: 31443
selector:
app: rook-ceph-mgr
mgr_role: active
rook_cluster: rook-ceph
type: NodePort
- 创建资源
kubectl create -f ceph-dashboard-external-https.yaml
- 验证创建的资源
$ kubectl -n rook-ceph get service rook-ceph-mgr-dashboard-external-https
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
rook-ceph-mgr-dashboard-external-https NodePort 10.233.5.136 <none> 8443:31443/TCP 5s
9.3 获取 Login Credentials
登陆 Dashboard 时需要身份验证，Rook 创建了一个默认用户，用户名 admin。创建了一个名为 rook-ceph-dashboard-password 的 secret 存储密码，使用下面的命令获取随机生成的密码。
$ kubectl -n rook-ceph get secret rook-ceph-dashboard-password -o jsonpath="{['data']['password']}" | base64 --decode && echo
6W6#Y3PvI~=CVq0f'@Yo
9.4 通过浏览器打开 Dashboard
访问 K8s 集群中任意节点的 IP，https://192.168.9.91:31443，默认用户名 admin，密码通过上面的命令获取。
9.5 Ceph Dashboard 概览
Ceph Dashboard 虽然界面简单，但是常用的管理功能都具备，能实现图形化管理存储资源。下面展示几张截图，作为本文的结尾。
- Dashboard
- 集群-主机
- 集群-OSD
- 存储池
免责声明：
- 笔者水平有限，尽管经过多次验证和检查，尽力确保内容的准确性，但仍可能存在疏漏之处。敬请业界专家大佬不吝指教。
- 本文所述内容仅通过实战环境验证测试，读者可学习、借鉴，但严禁直接用于生产环境。由此引发的任何问题，作者概不负责！
本文由博客一文多发平台 OpenWrite 发布！
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