Kubernetes初探（九）

Katacoda在线课：Running Stateful Services on Kubernetes

本系列教程希望能通过交互式学习网站与传统方式结合，更高效、容易的学习知识。本系列教程将使用 Katacoda在线学习平台完成学习。

部署 NFS 服务器

NFS 是一种允许节点通过网络读 / 写数据的协议。该协议的工作原理是让主节点运行 NFS 守护程序并存储数据。此主节点使某些目录可通过网络使用。

客户端访问通过驱动器挂载共享的主服务器。从应用程序的角度来看，它们正在写入本地磁盘。在背后，NFS 协议将其写入主服务器。

任务

在此场景中，出于演示和学习目的，NFS 服务器的角色由自定义容器处理。容器通过 NFS 提供目录并将数据存储在容器内。在生产环境中，建议配置专用的 NFS Server。

使用 docker run -d --net=host \ --privileged --name nfs-server \ katacoda/contained-nfs-server:centos7 \ /exports/data-0001 /exports/data-0002 命令启动 NFS 服务器

controlplane $ docker run -d --net=host \
>    --privileged --name nfs-server \
>    katacoda/contained-nfs-server:centos7 \
>    /exports/data-0001 /exports/data-0002
Unable to find image 'katacoda/contained-nfs-server:centos7' locally
centos7: Pulling from katacoda/contained-nfs-server
8d30e94188e7: Pull complete 
2b2b27f1f462: Pull complete 
133e63cf95fe: Pull complete 
Digest: sha256:5f2ea4737fe27f26be5b5cabaa23e24180079a4dce8d5db235492ec48c5552d1
Status: Downloaded newer image for katacoda/contained-nfs-server:centos7
65699a0a96bfc489fe2141a815ef12b03917f9bb667340b1be68dfe838d14bf3

NFS 服务器公开两个目录，data-0001 和 data-0002。在接下来的步骤中，这将用于存储数据。

部署 Persistent Volume

为了让 Kubernetes 了解可用的 NFS 共享，它需要一个 PersistentVolume 配置。 PersistentVolume 支持不同的数据存储协议，例如 AWS EBS 卷、GCE 存储、OpenStack Cinder、Glusterfs 和 NFS。该配置提供了存储和 API 之间的抽象，从而实现了一致的体验。

在使用 NFS 的情况下，一个 PersistentVolume 与一个 NFS 目录相关联。当容器使用完卷后，数据可以保留以备将来使用，也可以回收，这意味着所有数据都将被删除。该策略由 persistentVolumeReclaimPolicy 选项定义。

YAML 文件结构：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: <friendly-name>
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    server: <server-name>
    path: <shared-path>

该规范定义了关于 PersistentVolume 的额外元数据，包括有多少可用空间以及它是否具有读 / 写访问权限。

任务

使用 cat nfs-0001.yaml nfs-0002.yaml 查看 YAML 文件的内容。

nfs-0001.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-0001
spec:
  capacity:
    storage: 2Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    server: 172.17.0.45
    path: /exports/data-0001

nfs-0002.yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-0002
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle
  nfs:
    server: 172.17.0.45
    path: /exports/data-0002

创建两个新的 PersistentVolume 定义并指向两个可用的 NFS 共享。

controlplane $ kubectl create -f nfs-0001.yaml
persistentvolume/nfs-0001 created
controlplane $ kubectl create -f nfs-0002.yaml
persistentvolume/nfs-0002 created

创建后，使用 kubectl get pv 命令查看集群中的所有 PersistentVolumes

controlplane $ kubectl get pv
NAME       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
nfs-0001   2Gi        RWO,RWX        Recycle          Available                                   66s
nfs-0002   5Gi        RWO,RWX        Recycle          Available                                   61s

部署 Persistent Volume Claim

一旦 PersistentVolume 可用，应用程序就可以声明该卷供其使用。该声明旨在阻止应用程序意外写入同一卷并导致冲突和数据损坏。

Persistent Volume Claim 指定了卷的要求。这包括所需的读/写访问和存储空间。一个例子如下：

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: claim-mysql
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi

任务

使用 cat pvc-mysql.yaml pvc-http.yaml 查看文件的内容

pvc-mysql.yaml

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: claim-mysql
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 3Gi

pvc-http.yaml

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: claim-http
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

为两个不同的应用程序创建两个声明。 MySQL Pod 将使用一个声明，另一个由 HTTP 服务器使用。

controlplane $ kubectl create -f pvc-mysql.yaml
persistentvolumeclaim/claim-mysql created
controlplane $ kubectl create -f pvc-http.yaml
persistentvolumeclaim/claim-http created

创建后，使用 kubectl get pvc 查看集群中的所有 PersistentVolumesClaims，将打印出声明映射到的卷。

controlplane $ kubectl get pvc
NAME          STATUS   VOLUME     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
claim-http    Bound    nfs-0001   2Gi        RWO,RWX                       53s
claim-mysql   Bound    nfs-0002   5Gi        RWO,RWX                       56s

Volume 的使用

定义部署后，它可以将自己分配给先前的声明。以下代码段定义了目录 /var/lib/mysql/data 的卷挂载，该目录映射到存储 mysql-persistent-storage。名为 mysql-persistent-storage 的存储映射到名为 claim-mysql 的声明中。

  spec:
      volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql/data
  volumes:
    - name: mysql-persistent-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: claim-mysql

任务

使用以下命令查看 Pod 的定义。

controlplane $ cat pod-mysql.yaml pod-www.yaml

pod-mysql.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  labels:
    name: mysql
spec:
  containers:
  - name: mysql
    image: openshift/mysql-55-centos7
    env:
      - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
        value: yourpassword
      - name: MYSQL_USER
        value: wp_user
      - name: MYSQL_PASSWORD
        value: wp_pass
      - name: MYSQL_DATABASE
        value: wp_db
    ports:
      - containerPort: 3306
        name: mysql
    volumeMounts:
      - name: mysql-persistent-storage
        mountPath: /var/lib/mysql/data
  volumes:
    - name: mysql-persistent-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: claim-mysql

pod-http.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: www
  labels:
    name: www
spec:
  containers:
  - name: www
    image: nginx:alpine
    ports:
      - containerPort: 80
        name: www
    volumeMounts:
      - name: www-persistent-storage
        mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: www-persistent-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: claim-http

启动两个具有 Persistent Volume Claims 的新 Pod。当 Pod 开始允许应用程序像本地目录一样读/写时，卷被映射到正确的目录。

controlplane $ kubectl create -f pod-mysql.yaml
pod/mysql created
controlplane $ kubectl create -f pod-www.yaml
pod/www created

可以使用 kubectl get pods 开始查看 Pod 的状态

controlplane $ kubectl get pods
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql   1/1     Running   0          27s
www     1/1     Running   0          25s

如果 Persistent Volume Claim 未分配给 Persistent Volume，则 Pod 将处于 Pending 模式，直到它变为可用。在下一步中，我们将向卷读/写数据。

数据读写

我们的 Pod 现在可以进行读/写。 MySQL 将所有数据库更改存储到 NFS 服务器，而 HTTP 服务器将从 NFS 驱动器提供静态服务。升级、重新启动或将容器移动到不同的机器时，数据仍然可以访问。

要测试 HTTP 服务器，请编写一个“Hello World”index.html 主页。在这种情况下，我们知道 HTTP 目录将基于 data-0001，因为卷定义没有驱动足够的空间来满足 MySQL 大小要求。

controlplane $ docker exec -it nfs-server bash -c "echo 'Hello World' > /exports/data-0001/index.html"

根据 Pod 的 IP，访问 Pod 时，应该返回预期的响应。

controlplane $ ip=$(kubectl get pod www -o yaml |grep podIP | awk '{split($0,a,":"); print a[2]}'); echo $ip
10.32.0.6
controlplane $ curl $ip
Hello World

更新数据

当 NFS 共享上的数据发生变化时，Pod 会读取新更新的数据。

controlplane $ docker exec -it nfs-server bash -c "echo 'Hello NFS World' > /exports/data-0001/index.html"
controlplane $ curl $ip
Hello NFS World

重建 Pod

因为使用远程 NFS 服务器存储数据，如果 Pod 或主机宕机，那么数据仍然可用。

任务

删除 Pod 将导致它删除对任何持久卷的声明。新 Pod 可以获取并重新使用 NFS 共享。

pod-www2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: www2
  labels:
    name: www2
spec:
  containers:
  - name: www2
    image: nginx:alpine
    ports:
      - containerPort: 80
        name: www2
    volumeMounts:
      - name: www-persistent-storage
        mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
    - name: www-persistent-storage
      persistentVolumeClaim:
        claimName: claim-http

controlplane $ kubectl delete pod www
pod "www" deleted
controlplane $ kubectl create -f pod-www2.yaml
pod/www2 created
controlplane $ ip=$(kubectl get pod www2 -o yaml |grep podIP | awk '{split($0,a,":"); print a[2]}'); curl $ip
Hello NFS World

应用程序现在使用远程 NFS 进行数据存储。根据具体要求，这种相同的方法适用于其他存储引擎，例如 GlusterFS、AWS EBS、GCE 存储或 OpenStack Cinder。