本文详细介绍了如何在 Kubernetes 集群中部署 ceph-csi（v3.1.0），并使用 RBD 作为持久化存储。
需要的环境参考下图：
本文使用的环境版本信息：
Kubernetes 版本：
$ kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
sealos01 Ready master 23d v1.18.8
sealos02 Ready master 23d v1.18.8
sealos03 Ready master 23d v1.18.8
Ceph 版本：
$ ceph version
ceph version 14.2.11 (f7fdb2f52131f54b891a2ec99d8205561242cdaf) nautilus (stable)
以下是详细部署过程：
1. 新建 Ceph Pool
创建一个新的 ceph 存储池（pool） 给 Kubernetes 使用：
$ ceph osd pool create kubernetes
pool ' kubernetes' created
查看所有的 pool：
$ ceph osd lspools
1 cephfs_data
2 cephfs_metadata
3 .rgw.root
4 default.rgw.control
5 default.rgw.meta
6 default.rgw.log
7 kubernetes
2. 新建用户
为 Kubernetes 和 ceph-csi 单独创建一个新用户：
$ ceph auth get-or-create client.kubernetes mon 'profile rbd' osd 'profile rbd pool=kubernetes' mgr 'profile rbd pool=kubernetes'
[client.kubernetes]
key = AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw==
后面的配置需要用到这里的 key，如果忘了可以通过以下命令来获取：
$ ceph auth get client.kubernetes
exported keyring for client.kubernetes
[client.kubernetes]
key = AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw==
caps mgr = "profile rbd pool=kubernetes"
caps mon = "profile rbd"
caps osd = "profile rbd pool=kubernetes"
3. 部署 ceph-csi
拉取 ceph-csi 的最新 release 分支（v3.1.0）：
$ git clone --depth 1 --branch v3.1.0 https://gitclone.com/github.com/ceph/ceph-csi
- 这里使用 gitclone 来加速拉取。
修改 Configmap
获取 Ceph 集群的信息：
$ ceph mon dump
dumped monmap epoch 1
epoch 1
fsid 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b
last_changed 2020-09-12 16:16:53.774567
created 2020-09-12 16:16:53.774567
min_mon_release 14 (nautilus)
0: [v2:172.16.1.21:3300/0,v1:172.16.1.21:6789/0] mon.sealos01
1: [v2:172.16.1.22:3300/0,v1:172.16.1.22:6789/0] mon.sealos02
2: [v2:172.16.1.23:3300/0,v1:172.16.1.23:6789/0] mon.sealos03
这里需要用到两个信息：
- fsid : 这个是 Ceph 的集群 ID。
- 监控节点信息。目前 ceph-csi 只支持
v1版本的协议，所以监控节点那里我们只能用v1的那个 IP 和端口号（例如，172.16.1.21:6789）。
进入 ceph-csi 的 deploy/rbd/kubernetes 目录：
$ cd deploy/rbd/kubernetes
$ ls -l ./
total 36
-rw-r--r-- 1 root root 100 Sep 14 04:49 csi-config-map.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1686 Sep 14 04:49 csi-nodeplugin-psp.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 858 Sep 14 04:49 csi-nodeplugin-rbac.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 1312 Sep 14 04:49 csi-provisioner-psp.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 3105 Sep 14 04:49 csi-provisioner-rbac.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 5497 Sep 14 04:49 csi-rbdplugin-provisioner.yaml
-rw-r--r-- 1 root root 5852 Sep 14 04:49 csi-rbdplugin.yaml
将以上获取的信息写入 csi-config-map.yaml：
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
data:
config.json: |-
[
{
"clusterID": "154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b",
"monitors": [
"172.16.1.21:6789",
"172.15.1.22:6789",
"172.16.1.23:6789"
]
}
]
metadata:
name: ceph-csi-config
创建一个新的 namespace 专门用来部署 ceph-csi：
$ kubectl create ns ceph-csi
将此 Configmap 存储到 Kubernetes 集群中：
$ kubectl -n ceph-csi apply -f csi-config-map.yaml
新建 Secret
使用创建的 kubernetes 用户 ID 和 cephx 密钥生成 Secret：
cat <<EOF > csi-rbd-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: csi-rbd-secret
namespace: ceph-csi
stringData:
userID: kubernetes
userKey: AQBnz11fclrxChAAf8TFw8ROzmr8ifftAHQbTw==
EOF
部署 Secret：
$ kubectl apply -f csi-rbd-secret.yaml
RBAC 授权
将所有配置清单中的 namespace 改成 ceph-csi：
$ sed -i "s/namespace: default/namespace: ceph-csi/g" $(grep -rl "namespace: default" ./)
$ sed -i -e "/^kind: ServiceAccount/{N;N;a\ namespace: ceph-csi # 输入到这里的时候需要按一下回车键，在下一行继续输入
}" $(egrep -rl "^kind: ServiceAccount" ./)
创建必须的 ServiceAccount 和 RBAC ClusterRole/ClusterRoleBinding 资源对象：
$ kubectl create -f csi-provisioner-rbac.yaml
$ kubectl create -f csi-nodeplugin-rbac.yaml
创建 PodSecurityPolicy：
$ kubectl create -f csi-provisioner-psp.yaml
$ kubectl create -f csi-nodeplugin-psp.yaml
部署 CSI sidecar
将 csi-rbdplugin-provisioner.yaml 和 csi-rbdplugin.yaml 中的 kms 部分配置注释掉：
部署 csi-rbdplugin-provisioner：
$ kubectl -n ceph-csi create -f csi-rbdplugin-provisioner.yaml
这里面包含了 6 个 Sidecar 容器，包括 external-provisioner、external-attacher、csi-resizer 和 csi-rbdplugin。
部署 RBD CSI driver
最后部署 RBD CSI Driver：
$ kubectl -n ceph-csi create -f csi-rbdplugin.yaml
Pod 中包含两个容器：CSI node-driver-registrar 和 CSI RBD driver。
创建 Storageclass
$ cat <<EOF > storageclass.yaml
---
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
name: csi-rbd-sc
provisioner: rbd.csi.ceph.com
parameters:
clusterID: 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b
pool: kubernetes
imageFeatures: layering
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: csi-rbd-secret
csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: ceph-csi
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-name: csi-rbd-secret
csi.storage.k8s.io/controller-expand-secret-namespace: ceph-csi
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-name: csi-rbd-secret
csi.storage.k8s.io/node-stage-secret-namespace: ceph-csi
csi.storage.k8s.io/fstype: ext4
reclaimPolicy: Delete
allowVolumeExpansion: true
mountOptions:
- discard
EOF
- 这里的
clusterID对应之前步骤中的fsid。 imageFeatures用来确定创建的 image 特征，如果不指定，就会使用 RBD 内核中的特征列表，但 Linux 不一定支持所有特征，所以这里需要限制一下。
3. 试用 ceph-csi
Kubernetes 通过 PersistentVolume 子系统为用户和管理员提供了一组 API，将存储如何供应的细节从其如何被使用中抽象出来，其中 PV（PersistentVolume） 是实际的存储，PVC（PersistentVolumeClaim） 是用户对存储的请求。
下面通过官方仓库的示例来演示如何使用 ceph-csi。
先进入 ceph-csi 项目的 example/rbd 目录，然后直接创建 PVC：
$ kubectl apply -f pvc.yaml
查看 PVC 和申请成功的 PV：
$ kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
rbd-pvc Bound pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO csi-rbd-sc 8m21s
$ kubectl get pv
NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE
pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc csi-rbd-sc 8m18s
再创建示例 Pod：
$ kubectl apply -f pod.yaml
进入 Pod 里面测试读写数据：
$ kubectl exec -it csi-rbd-demo-pod bash
root@csi-rbd-demo-pod:/# cd /var/lib/www/
root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# ls -l
total 4
drwxrwxrwx 3 root root 4096 Sep 14 09:09 html
root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# echo "https://fuckcloudnative.io" > sealos.txt
root@csi-rbd-demo-pod:/var/lib/www# cat sealos.txt
https://fuckcloudnative.io
列出 kubernetes pool 中的 rbd images：
$ rbd ls -p kubernetes
csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6
查看该 image 的特征：
$ rbd info csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 -p kubernetes
rbd image 'csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6':
size 1 GiB in 256 objects
order 22 (4 MiB objects)
snapshot_count: 0
id: 8da46585bb36
block_name_prefix: rbd_data.8da46585bb36
format: 2
features: layering
op_features:
flags:
create_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020
access_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020
modify_timestamp: Mon Sep 14 09:08:27 2020
可以看到对 image 的特征限制生效了，这里只有 layering。
实际上这个 image 会被挂载到 node 中作为一个块设备，到运行 Pod 的 Node 上可以通过 rbd 命令查看映射信息：
$ rbd showmapped
id pool namespace image snap device
0 kubernetes csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd0
在 node 上查看挂载信息：
$ lsblk -l|grep rbd
rbd0 252:32 0 1G 0 disk /var/lib/kubelet/pods/15179e76-e06e-4c0e-91dc-e6ecf2119f4b/volumes/kubernetes.io~csi/pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f/mount
在 容器中查看挂载信息：
$ kubectl exec -it csi-rbd-demo-pod bash
root@csi-rbd-demo-pod:/# lsblk -l|grep rbd
rbd0 252:32 0 1G 0 disk /var/lib/www/html
一切正常！
4. 试用卷快照功能
要想使用卷快照（Volume Snapshot）功能，首先需要在 apiserver 的 --feature-gates 参数中加上 VolumeSnapshotDataSource=true，不过从 Kubernetes 1.17 开始这个特性已经默认开启了，不需要再手动添加。
卷快照功能不是 Kubernetes 的核心 API，它是通过 CRD 来实现的，同时还需要一个卷快照控制器（需要单独部署）。卷快照控制器和 CRD 独立于特定的 CSI 驱动，无论 Kubernetes 集群中部署了多少 CSI 驱动，每个集群都必须只运行一个卷快照控制器和一组卷快照 CRD。
卷快照 CRD 和控制器都在这个项目中：https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter。
将 external-snapshotter 项目拉取到本地：
$ git clone --depth 1 https://github.com/kubernetes-csi/external-snapshotter
创建卷快照 CRD：
$ cd external-snapshotter
$ kubectl create -f client/config/crd
将卷快照部署清单中的 namespace 改成 kube-system：
$ sed -i "s/namespace: default/namespace: kube-system/g" $(grep -rl "namespace: default" deploy/kubernetes/snapshot-controller)
部署卷快照控制器：
$ kubectl create -f deploy/kubernetes/snapshot-controller
现在可以回到 ceph-csi 的 examples/rbd 目录试用卷快照功能了。先将 snapshotclass.yaml 中的 clusterID 改成 Ceph 的集群 ID：
---
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1
kind: VolumeSnapshotClass
metadata:
name: csi-rbdplugin-snapclass
driver: rbd.csi.ceph.com
parameters:
# String representing a Ceph cluster to provision storage from.
# Should be unique across all Ceph clusters in use for provisioning,
# cannot be greater than 36 bytes in length, and should remain immutable for
# the lifetime of the StorageClass in use.
# Ensure to create an entry in the configmap named ceph-csi-config, based on
# csi-config-map-sample.yaml, to accompany the string chosen to
# represent the Ceph cluster in clusterID below
clusterID: 154c3d17-a9af-4f52-b83e-0fddd5db6e1b
# Prefix to use for naming RBD snapshots.
# If omitted, defaults to "csi-snap-".
# snapshotNamePrefix: "foo-bar-"
csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-name: csi-rbd-secret
csi.storage.k8s.io/snapshotter-secret-namespace: ceph-csi
deletionPolicy: Delete
然后创建 snapshot class：
$ kubectl create -f snapshotclass.yaml
查看 snapshot class 是否创建成功：
$ kubectl get volumesnapshotclass
NAME DRIVER DELETIONPOLICY AGE
csi-rbdplugin-snapclass rbd.csi.ceph.com Delete 2s
还记得上一节创建的 rbd-pvc 吗，现在我们可以直接创建该 PVC 的快照来进行备份了，卷快照的配置清单如下：
---
apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1beta1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
name: rbd-pvc-snapshot
spec:
volumeSnapshotClassName: csi-rbdplugin-snapclass
source:
persistentVolumeClaimName: rbd-pvc
通过该配置清单创建 PVC rbd-pvc 的快照：
$ kubectl create -f snapshot.yaml
验证快照是否创建成功：
$ kubectl get volumesnapshot
NAME READYTOUSE SOURCEPVC SOURCESNAPSHOTCONTENT RESTORESIZE SNAPSHOTCLASS SNAPSHOTCONTENT CREATIONTIME AGE
rbd-pvc-snapshot false rbd-pvc csi-rbdplugin-snapclass snapcontent-9011a05f-dc34-480d-854e-814b0b1b245d 16s
在 Ceph 集群中可以看到新创建快照的 image 名称：
$ rbd ls -p kubernetes
csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d
csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6
查看新创建的快照信息：
$ rbd snap ls csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d -p kubernetes
SNAPID NAME SIZE PROTECTED TIMESTAMP
9 csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d 1 GiB Tue Sep 15 03:55:34 2020
快照也是 pool 中的一个 image，所以可以用常规的命令查看快照的详细信息：
$ rbd info csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d -p kubernetes
rbd image 'csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d':
size 1 GiB in 256 objects
order 22 (4 MiB objects)
snapshot_count: 1
id: 66cdcd259693
block_name_prefix: rbd_data.66cdcd259693
format: 2
features: layering, deep-flatten, operations
op_features: clone-child
flags:
create_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020
access_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020
modify_timestamp: Tue Sep 15 03:55:33 2020
parent: kubernetes/csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6@33d02b70-bc82-4def-afd3-b7a40567a8db
overlap: 1 GiB
如果想恢复快照，可以直接基于快照创建 PVC，配置清单内容如下：
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: rbd-pvc-restore
spec:
storageClassName: csi-rbd-sc
dataSource:
name: rbd-pvc-snapshot
kind: VolumeSnapshot
apiGroup: snapshot.storage.k8s.io
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 1Gi
创建 PVC：
$ kubectl apply -f pvc-restore.yaml
查看 PVC 和申请成功的 PV：
$ kubectl get pvc
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
rbd-pvc Bound pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO csi-rbd-sc 22h
rbd-pvc-restore Bound pvc-e0ef4f6a-03dc-4c3b-a9c2-db03baf35ab0 1Gi RWO csi-rbd-sc 2m45s
$ kubectl get pv
pvc-44b89f0e-4efd-4396-9316-10a04d289d7f 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc csi-rbd-sc 22h
pvc-e0ef4f6a-03dc-4c3b-a9c2-db03baf35ab0 1Gi RWO Delete Bound default/rbd-pvc-restore csi-rbd-sc 2m14s
可以看到 PV 申请成功了，对应到 Ceph 里面就多了一个 RBD image：
$ rbd ls -p kubernetes
csi-snap-4da66c2e-f707-11ea-ba22-aaa4b0fc674d
csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6
csi-vol-e32d46bd-f722-11ea-a3fa-ee21730897e6
创建一个新 Pod，使用该 PV 作为持久化存储：
$ kubectl apply -f pod-restore.yaml
待 Pod 运行成功后，到运行 Pod 的 Node 上可以通过 rbd 命令查看映射信息：
$ rbd showmapped
id pool namespace image snap device
0 kubernetes csi-vol-d9d011f9-f669-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd0
1 kubernetes csi-vol-e32d46bd-f722-11ea-a3fa-ee21730897e6 - /dev/rbd1
5. 清理
结束对示例应用的体验后，就可以使用下面的命令来完成应用的删除和清理了：
$ kubectl delete -f pod-restore.yaml
$ kubectl delete -f pvc-restore.yaml
$ kubectl delete -f snapshot.yaml
$ kubectl delete -f snapshotclass.yaml
$ kubectl delete -f pod.yaml
$ kubectl delete -f pvc.yaml
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