初探k8s-准备数据卷(五)
概述
在 Docker 中就有数据卷的概念，当容器删除时，数据也一起会被删除，想要持久化使用数据，需要把主机上的目录挂载到 Docker 中去，在 K8S 中，数据卷是通过 Pod 实现持久化的，如果 Pod 删除，数据卷也会一起删除，k8s 的数据卷是 docker 数据卷的扩展，K8S 适配各种存储系统，包括本地存储 EmptyDir，HostPath， 网络存储（NFS，GlusterFS，PV/PVC）等。
我们以部署 MySQL8 为例，采用 NFS + PV/PVC 网络存储方案实现我们的 Kubernetes 数据持久化。
什么是 NFS
NFS 是 Network File System 的简写，即网络文件系统，NFS 是 FreeBSD 支持的文件系统中的一种。NFS 基于 RPC (Remote Procedure Call) 远程过程调用实现，其允许一个系统在网络上与它人共享目录和文件。通过使用 NFS，用户和程序就可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。NFS 是一个非常稳定的，可移植的网络文件系统。具备可扩展和高性能等特性，达到了企业级应用质量标准。由于网络速度的增加和延迟的降低，NFS 系统一直是通过网络提供文件系统服务的有竞争力的选择 。
NFS 原理
NFS 使用 RPC (Remote Procedure Call) 的机制进行实现，RPC 使得客户端可以调用服务端的函数。同时，由于有 VFS 的存在，客户端可以像使用其它普通文件系统一样使用 NFS 文件系统。经由操作系统的内核，将 NFS 文件系统的调用请求通过 TCP/IP 发送至服务端的 NFS 服务。NFS 服务器执行相关的操作，并将操作结果返回给客户端。
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NFS 服务主要进程
- rpc.nfsd：最主要的 NFS 进程，管理客户端是否可登录
- rpc.mountd：挂载和卸载 NFS 文件系统，包括权限管理
- rpc.lockd：非必要，管理文件锁，避免同时写出错
- rpc.statd：非必要，检查文件一致性，可修复文件
NFS 的关键工具
- 主要配置文件：
/etc/exports - NFS 文件系统维护命令：
/usr/bin/exportfs - 共享资源的日志文件：
/var/lib/nfs/*tab - 客户端查询共享资源命令：
/usr/sbin/showmount - 端口配置：
/etc/sysconfig/nfs
NFS 服务端配置
在 NFS 服务器端的主要配置文件为 /etc/exports 时，通过此配置文件可以设置共享文件目录。每条配置记录由 NFS 共享目录、NFS 客户端地址和参数这 3 部分组成，格式如下：
[NFS 共享目录] [NFS 客户端地址 1 (参数 1, 参数 2, 参数 3……)] [客户端地址 2 (参数 1, 参数 2, 参数 3……)]
- NFS 共享目录：服务器上共享出去的文件目录
- NFS 客户端地址：允许其访问的 NFS 服务器的客户端地址，可以是客户端 IP 地址，也可以是一个网段 (192.168.141.0/24)
- 访问参数：括号中逗号分隔项，主要是一些权限选项
访问权限参数
| 序号 | 选项 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | ro | 客户端对于共享文件目录为只读权限。默认 |
| 2 | rw | 客户端对于共享文件目录具有读写权限 |
用户映射参数
| 序号 | 选项 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | root_squash | 使客户端使用 root 账户访冋时，服务器映射为服务器本地的匿名账号 |
| 2 | no_root_squash | 客户端连接服务端时如果使用的是 root，那么也拥有对服务端分享的目录的 root 权限 |
| 3 | all_squash | 将所有客户端用户请求映射到匿名用户或用户组（nfsnobody) |
| 4 | no_all_squash | 与上相反。默认 |
| 5 | anonuid=xxx | 将远程访问的所有用户都映射为匿名用户，并指定该用户为本地用户(UID=xxx) |
| 6 | anongid=xxx | 将远程访问的所有用户组都映射为匿名用户组账户，并指定该匿名用户组账户为本地用户组账户(GUI=xxx) |
其它配置参数
| 序号 | 选项 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | sync | 同步写操作，数据写入存储设备后返回成功信息。默认 |
| 2 | async | 异步写提作，数据在未完全写入存储设备前就返回成功信息，实际还在内存， |
| 3 | wdelay | 延迟写入选项，将多个写提请求合并后写入硬盘，减少 I/O 次数， NFS 非正常关闭数据可能丢失。默认 |
| 4 | no_wdelay | 与上相反，不与 async 同时生效，如果 NFS 服务器主要收到小且不相关的请求，该选项实际会降低性能 |
| 5 | subtree | 若输出目录是一个子目录，则 NFS 服务器将检查其父目录的权限。默认 |
| 6 | no_subtree | 即使输出目录是一个子目录， NFS 服务器也不检查其父目录的权限，这样可以提高效率 |
| 7 | secure | 限制客户端只能从小于 1024 的 TCP/IP 端口连接 NFS 服务器。默认 |
| 8 | insecure | 允许客户端从大于 1024 的 TCP/IP 端口连接服务器 |
安装NFS服务端
- 创建一个目录作为共享文件目录
mkdir -p /usr/local/kubernetes/volumes
- 给目录增加读写权限
chmod a+rw /usr/local/kubernetes/volumes
- 安装 NFS 服务端
apt-get update
apt-get install -y nfs-kernel-server
-
配置 NFS 服务目录，打开文件
vi /etc/exports，在尾部新增一行，内容如下
- /usr/local/kubernetes/volumes： 作为服务目录向客户端开放
- *：表示任何 IP 都可以访问
- rw： 读写权限
- sync： 同步权限
- no_subtree_check： 表示如果输出目录是一个子目录，NFS 服务器不检查其父目录的权限
- no_root_squash： 客户端连接服务端时如果使用的是 root，那么也拥有对服务端分享的目录的 root 权限
/usr/local/kubernetes/volumes *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
- 重启服务，使配置生效
/etc/init.d/nfs-kernel-server restart
安装客户端
安装客户端的目的是验证是否可以上传文件到服务端，安装命令如下
apt-get update && apt-get install -y nfs-common
- 创建 NFS 客户端挂载目录
mkdir -p /usr/local/kubernetes/volumes-mount
- 将 NFS 服务器的
/usr/local/kubernetes/volumes目录挂载到 NFS 客户端的/usr/local/kubernetes/volumes-mount目录
mount xxx.xx.xx.xx:/usr/local/kubernetes/volumes /usr/local/kubernetes/volumes-mount
- 使用
df -h命令查看挂载信息
df -h
# 有此输出表示挂载成功
{nfs服务端安装服务器ip}:/usr/local/kubernetes/volumes 41153024 6337536 32911872 17% /usr/local/kubernetes/volumes-mount
验证 NFS 服务
-
测试文件上传
在客户端文件夹内创建一个文件
ip addr > /usr/local/kubernetes/volumes-mount/test.txt
- 查看nfs服务器
/usr/local/kubernetes/volumes目录下是否有test.txt文件，有则表示成功
取消 NFS 客户端挂载
注意： 不要直接在挂载目录下执行，否则会报错
umount /usr/local/kubernetes/volumes-mount