关于阿里云:与容器服务-ACK-发行版的深度对话最终弹如何通过-openlocal-玩转容器本地存储

记者： 各位阿里巴巴云原生的读者敌人们大家好，又跟大家见面了。明天是咱们的老朋友『阿里云容器服务 ACK 发行版』最初一次做客探索身世之谜系列专栏，在之前的访谈中，它为咱们带来了精彩的解说，感兴趣的敌人们欢送回顾。咱们理解到，从去年 12 月上线至今，容器服务 ACK 发行版受到了大家的关注与反对，也获得了不错的下载量，对此您有什么认识吗？

阿里云容器服务 ACK 发行版（简称 ACK Distro）： 是的，上线三个月以来有幸取得 400+ 的下载量，也通过不同路径与大家交换技术，感激大家的关注，心愿你们取得更好的容器服务体验。

记者： 好的，那让咱们进入正题吧~ 之前理解到 sealer 能够帮忙您疾速构建 & 部署，hybridnet 能够助力构建混合云对立网络立体，那么明天为咱们介绍的是哪位多才多艺的小伙伴呢？

ACK Distro： 咱们都晓得，云原生背景下有状态利用须要借助一套存储计划进行数据长久化保留。本地存储相比分布式存储，在老本、易用性、可维护性、IO 性能上都更胜一筹，所以明天给大家解说的就是——阿里巴巴开源的本地存储管理零碎 open-local，以及我是如何借助它玩转容器本地存储。先给大家交代一下 open-local 诞生的契机吧，尽管方才提到本地存储相较于分布式存储的劣势，但本地存储作为目前低成本交付 Kubernetes 集群，是仍然存在许多问题的：

• Kubernetes 缺失存储资源的感知能力： 本地存储作为一种“非标”资源，在 Kubernetes 中的反对远低于规范资源（cpu、内存等）。应用本地存储须要肯定的人力老本，如通过为节点打标来限度 Pod 调度、人工治理不同机型的磁盘、人工通过 Hostpath 形式挂载指定磁盘到容器等；同时还有一些私有化软件现场交付问题，如绑定了谬误的宿主机门路使得故障无奈及时发现，这些都重大影响了 Kubernetes 交付效率以及利用运行时的稳定性；

• 本地存储空间隔离能力缺失： 利用挂载不适当的宿主机目录（如挂载到宿主机根门路）导致宿主机故障，如因利用数据写满磁盘导致容器运行时无响应、触发 Pod 驱赶、Pod 之间 IO 相互影响等问题；

• Kubernetes 对有状态利用应用本地存储反对有余： 通过 Hostpath 无奈做到节点放弃，使得 Pod 漂移后利用数据失落；应用半自动动态 Local PV 可保障节点放弃，然而无奈实现全自动，仍须要人为参加（如创立文件夹门路，为节点打标等）；无奈应用一些高级存储能力（例如快照）。

而 open-local 能够最大水平上防止这些问题，让大家取得更好的体验，在 Kubernetes 上应用本地存储就像应用集中式存储一样简略。

记者： 您能够进一步为咱们解说下 open-local 的架构组成部分吗？

ACK Distro： 当然，open-local 一共蕴含四个组件：

1. scheduler-extender： 作为 kube-scheduler 的扩大组件，通过 Extender 形式实现，扩大了原生调度器对本地存储资源的感知，以实现对包含磁盘容量、多盘感知、磁盘介质（ssd or hdd）等信息的调度决策，做到存储资源的混合调度；

2. csi-plugin： 合乎 CSI(Container Storage Interface) 规范的本地磁盘治理能力，蕴含创立 / 删除 / 扩容存储卷、创立 / 删除快照、裸露存储卷 metrics 等能力；

3. agent： 运行在集群中的每个节点，依据配置清单初始化存储设备，并通过上报集群中本地存储设备信息以供 scheduler-extender 决策调度；

4. controller： 获取集群存储初始化配置，并向运行在各个节点的 agent 下发具体的资源配置清单。

同时 open-local 蕴含两个 CRD：

NodeLocalStorage：open-local 通过 NodeLocalStorage 资源上报每个节点上的存储设备信息，该资源由 controller 创立，由每个节点的 agent 组件更新其 status。该 CRD 属于全局范畴的资源。
NodeLocalStorageInitConfig：open-local controller 可通过 NodeLocalStorageInitConfig 资源创立每个 NodeLocalStorage 资源。NodeLocalStorageInitConfig 资源中蕴含全局默认节点配置和特定节点配置，若节点的 node label 满足表达式则应用特定节点配置，否则应用默认配置。

它的架构图能够参照上面：

记者： 那么什么样的需要场景下大家会用到 open-local 呢？

ACK Distro： 我总结了以下几个应用案例，大家能够依据本人的状况对号入座。

利用冀望数据卷具备容量隔离能力，避免出现诸如日志打满系统盘的状况；
利用须要大量本地存储并依赖节点放弃，如 Hbase、etcd、ZooKeeper、ElasticSearch 等；
集群本地磁盘数量泛滥，心愿通过调度器实现有状态利用的自动化部署；
通过存储快照能力为数据库类利用备份刹时数据等。

记者： 接下来又到老问题了，open-local 的劣势怎么在您身上体现呢？或者您怎么应用 open-local 能够达到最佳实际呢？

ACK Distro： 我分类别为大家解说吧~

首先确保环境中曾经装置 lvm 工具，在装置部署我时会默认装置 open-local，编辑 NodeLocalStorageInitConfig 资源，进行存储初始化配置。

# kubectl edit nlsc open-local

应用 open-local 要求环境中有 VG（VolumeGroup），若您的环境中已存在 VG 且有残余空间，则能够配置在白名单中；若环境中没有 VG，您须要提供一个块设施名称供 open-local 创立 VG。

apiVersion: csi.aliyun.com/v1alpha1
kind: NodeLocalStorageInitConfig
metadata:
  name: open-local
spec:
  globalConfig: # 全局默认节点配置，初始化创立 NodeLocalStorage 时会填充到其 Spec 中
    listConfig:
      vgs:
        include: # VolumeGroup 白名单，反对正则表达式
        - open-local-pool-[0-9]+
        - your-vg-name # 若环境中已有 VG，能够写入白名单由 open-local 纳管
    resourceToBeInited:
      vgs:
      - devices:
        - /dev/vdc  # 若环境中没有 VG，用户需提供一个块设施
        name: open-local-pool-0 # 将块设施 /dev/vdc 初始化为名叫 open-local-pool-0 的 VG

NodeLocalStorageInitConfig 资源编辑结束后，controller 和 agent 会更新所有节点的 NodeLocalStorage 资源。

#### 2. 存储卷动静供给
open-local 默认在集群中部署了一些存储类模板，我以 open-local-lvm、open-local-lvm-xfs 和 open-local-lvm-io-throttling 举例：

# kubectl get sc
NAME                           PROVISIONER            RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE      ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
open-local-lvm                 local.csi.aliyun.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true                   8d
open-local-lvm-xfs             local.csi.aliyun.com        Delete          WaitForFirstConsumer   true                   6h56m
open-local-lvm-io-throttling   local.csi.aliyun.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true

创立一个 Statefulset，该 Statefulset 应用 open-local-lvm 存储类模板。此时创立的存储卷文件系统为 ext4。若用户指定 open-local-lvm-xfs 存储模板，则存储卷文件系统为 xfs。

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/alibaba/open-local/main/example/lvm/sts-nginx.yaml

查看 Pod/PVC/PV 状态，可看到存储卷创立胜利：

# kubectl get pod
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-lvm-0   1/1     Running   0          3m5s
# kubectl get pvc
NAME               STATUS   VOLUME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
html-nginx-lvm-0   Bound    local-52f1bab4-d39b-4cde-abad-6c5963b47761   5Gi        RWO            open-local-lvm   104s
# kubectl get pv
NAME                                         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                      STORAGECLASS    AGE
local-52f1bab4-d39b-4cde-abad-6c5963b47761   5Gi        RWO            Delete           Bound    default/html-nginx-lvm-0   open-local-lvm  2m4s
kubectl describe pvc html-nginx-lvm-0

编辑对应 PVC 的 spec.resources.requests.storage 字段，将 PVC 申明的存储大小从 5Gi 扩容到 20Gi。

# kubectl patch pvc html-nginx-lvm-0 -p '{"spec":{"resources":{"requests":{"storage":"20Gi"}}}}'

查看 PVC/PV 状态：

# kubectl get pvc
NAME                    STATUS   VOLUME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
html-nginx-lvm-0        Bound    local-52f1bab4-d39b-4cde-abad-6c5963b47761   20Gi       RWO            open-local-lvm   7h4m
# kubectl get pv
NAME                                         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                           STORAGECLASS     REASON   AGE
local-52f1bab4-d39b-4cde-abad-6c5963b47761   20Gi       RWO            Delete           Bound    default/html-nginx-lvm-0        open-local-lvm            7h4m

open-local 有如下快照类：

# kubectl get volumesnapshotclass
NAME             DRIVER                DELETIONPOLICY   AGE
open-local-lvm   local.csi.aliyun.com   Delete           20m

创立 VolumeSnapshot 资源：

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/alibaba/open-local/main/example/lvm/snapshot.yaml
volumesnapshot.snapshot.storage.k8s.io/new-snapshot-test created
# kubectl get volumesnapshot
NAME                READYTOUSE   SOURCEPVC          SOURCESNAPSHOTCONTENT   RESTORESIZE   SNAPSHOTCLASS    SNAPSHOTCONTENT                                    CREATIONTIME   AGE
new-snapshot-test   true         html-nginx-lvm-0                           1863          open-local-lvm   snapcontent-815def28-8979-408e-86de-1e408033de65   19s            19s
# kubectl get volumesnapshotcontent
NAME                                               READYTOUSE   RESTORESIZE   DELETIONPOLICY   DRIVER                VOLUMESNAPSHOTCLASS   VOLUMESNAPSHOT      AGE
snapcontent-815def28-8979-408e-86de-1e408033de65   true         1863          Delete           local.csi.aliyun.com   open-local-lvm        new-snapshot-test   48s

创立一个新 Pod，该 Pod 对应的存储卷数据与之前利用快照点时刻的数据统一：

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/alibaba/open-local/main/example/lvm/sts-nginx-snap.yaml
service/nginx-lvm-snap created
statefulset.apps/nginx-lvm-snap created
# kubectl get po -l app=nginx-lvm-snap
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-lvm-snap-0   1/1     Running   0          46s
# kubectl get pvc -l app=nginx-lvm-snap
NAME                    STATUS   VOLUME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
html-nginx-lvm-snap-0   Bound    local-1c69455d-c50b-422d-a5c0-2eb5c7d0d21b   4Gi        RWO            open-local-lvm   2m11s

open-local 反对创立的存储卷将以块设施模式挂载在容器中（本例中块设施在容器 /dev/sdd 门路）:

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/alibaba/open-local/main/example/lvm/sts-block.yaml

查看 Pod/PVC/PV 状态：

# kubectl get pod
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-lvm-block-0   1/1     Running   0          25s
# kubectl get pvc
NAME                     STATUS   VOLUME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
html-nginx-lvm-block-0   Bound    local-b048c19a-fe0b-455d-9f25-b23fdef03d8c   5Gi        RWO            open-local-lvm   36s
# kubectl describe pvc html-nginx-lvm-block-0
Name:          html-nginx-lvm-block-0
Namespace:     default
StorageClass:  open-local-lvm
...
Access Modes:  RWO
VolumeMode:    Block # 以块设施模式挂载入容器
Mounted By:    nginx-lvm-block-0
...

open-local 反对为 PV 设置 IO 限流，反对 IO 限流的存储类模板如下：apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: open-local-lvm-io-throttling
provisioner: local.csi.aliyun.com
parameters:
  csi.storage.k8s.io/fstype: ext4
  volumeType: "LVM"
  bps: "1048576" # 读写吞吐量限度在 1024KiB/s 高低
  iops: "1024"   # IOPS 限度在 1024 高低
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true

创立一个 Statefulset，该 Statefulset 应用 open-local-lvm-io-throttling 存储类模板。

# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/alibaba/open-local/main/example/lvm/sts-io-throttling.yaml

Pod 处于 Running 状态后，进入 Pod 容器中：

# kubectl exec -it test-io-throttling-0 sh

此时存储卷是以原生块设施挂载在 /dev/sdd 上，执行 fio 命令：

# fio -name=test -filename=/dev/sdd -ioengine=psync -direct=1 -iodepth=1 -thread -bs=16k -rw=readwrite -numjobs=32 -size=1G -runtime=60 -time_based -group_reporting

后果如下所示，可见读写吞吐量限度在 1024KiB/s 高低：

......
Run status group 0 (all jobs):
   READ: bw=1024KiB/s (1049kB/s), 1024KiB/s-1024KiB/s (1049kB/s-1049kB/s), io=60.4MiB (63.3MB), run=60406-60406msec
  WRITE: bw=993KiB/s (1017kB/s), 993KiB/s-993KiB/s (1017kB/s-1017kB/s), io=58.6MiB (61.4MB), run=60406-60406msec
Disk stats (read/write):
    dm-1: ios=3869/3749, merge=0/0, ticks=4848/17833, in_queue=22681, util=6.68%, aggrios=3112/3221, aggrmerge=774/631, aggrticks=3921/13598, aggrin_queue=17396, aggrutil=6.75%
  vdb: ios=3112/3221, merge=774/631, ticks=3921/13598, in_queue=17396, util=6.75%

open-local 反对为 Pod 创立长期卷，其中长期卷生命周期与 Pod 统一，即 Pod 删除后长期卷也随之删除。此处可了解为 open-local 版本的 emptydir。

# kubectl apply -f ./example/lvm/ephemeral.yaml

其后果如下：

# kubectl describe po file-server
Name:         file-server
Namespace:    default
......
Containers:
  file-server:
    ......
    Mounts:
      /srv from webroot (rw)
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-dns4c (ro)
Volumes:
  webroot:   # 此为 CSI 长期卷
    Type:              CSI (a Container Storage Interface (CSI) volume source)
    Driver:            local.csi.aliyun.com
    FSType:
    ReadOnly:          false
    VolumeAttributes:      size=2Gi
                           vgName=open-local-pool-0
  default-token-dns4c:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-dns4c
    Optional:    false

open-local 自带了监控大盘，用户可通过 Grafana 查看集群本地存储信息，蕴含存储设备和存储卷信息。如下图所示：

ACK Distro：总而言之，借助 open-local，在运维方面可缩小人力老本，进步集群运行时的稳定性；性能方面，将本地存储的劣势最大化，使用户不仅能体验到本地盘的高性能，同时各种高级存储个性丰盛了利用场景，让宽广开发者体验云原生带来的红利，实现利用上云尤其是有状态利用云原生部署要害一步。

记者： 感激 ACK Distro 的精彩解说，这三次的做客让咱们对它和它的小伙伴都有了更深刻的理解，也心愿访谈内容能为正在阅读文章的您提供一些帮忙。

ACK Distro： 是的，我和我的项目组成员在 GitHub 社区和社群欢送大家的“骚扰”！

[1]open-local 开源仓库地址：
https://github.com/alibaba/op…
[2]ACK Distro 官网：
https://www.aliyun.com/produc…
[3]ACK Distro 官网 GitHub：
https://github.com/AliyunCont…
[4] 让翻新触手可及，阿里云容器服务 ACK 发行版凋谢收费下载：https://mp.weixin.qq.com/s/Lc…
[5] 第一弹深度访谈：
https://mp.weixin.qq.com/s/wB…
[6] 第二弹深度访谈：
https://mp.weixin.qq.com/s/O0…

关于阿里云:与容器服务-ACK-发行版的深度对话最终弹如何通过-openlocal-玩转容器本地存储

open-local 的架构组成

open-local 的应用场景

如何在 ACK Distro 中应用 open-local

1. 初始化设置

3. 存储卷扩容

4. 存储卷快照

5. 原生块设施

6.IO 限流

7. 长期卷

8. 监控大盘

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