Kubernetes 1.5通過Ceph實現有狀態容器

　　在上一篇博文，我們通過kubernetes的devlopment和service完成了sonarqube的部署。看起來已經可用，但是仍然有一個很大的問題。我們知道，像mysql這種數據庫是需要保存數據而且不能讓數據丟失的。而容器恰恰是一旦退出，所有數據都會丟失。我們的mysql-sonar容器一旦重啟，那么我們后續對sonarqube做的任何設置都會丟失。所以我們必須找到一種方法能讓mysql-sonar容器中的mysql數據保存下來。kubernetes提供多種持久化數據的方案，包括使用hostPath,nfs,flocker,glusterfs,rbd等等。我們就使用ceph提供的rbd塊存儲來實現kubernetes的持久化存儲。

要使用ceph作為存儲，首先得安裝ceph，我這里簡單羅列下通過ceph-deploy安裝ceph的過程，先說下運行環境：

server-117: admin-node   mon-node  client-node
server-236: osd-node　　mon-node
server-227: osd-node　　mon-node

在所有機器上配置yum源：

wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

vim /etc/yum.repos.d/ceph.repo
[ceph]
name=ceph
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/x86_64/
gpgcheck=0
[ceph-noarch]
name=cephnoarch
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/ceph/rpm-jewel/el7/noarch/
gpgcheck=0

然后在所有機器上配置ntp時間同步，具體操作不做說明。

配置admin-node到其他各節點的ssh免密訪問。我這里圖省事，直接使用root來完成后續操作，但在官方的標准安裝中，要求使用普通帳號來完成，且這個帳號不能命名為ceph，因為ceph是默認啟動ceph守護進程的帳戶。給出一個示例：

useradd cephadmin
echo "cephadmin" | passwd --stdin cephadmin

要求所有的cephadmin有免密sudo的權限：
echo "cephd ALL = (root) NOPASSWD:ALL" | sudo tee /etc/sudoers.d/cephd
sudo chmod 0440 /etc/sudoers.d/cephd

vim /etc/sudoers

Defaults:cephadmin    !requiretty

然后使用這個帳戶完成相互之間的ssh免密訪問

最后在admin-node上編輯~/.ssh/config，內容示例如下：

Host server-117
   Hostname server-117
   User cephadmin
Host server-236
   Hostname server-236
   User cephadmin
Host server-227
   Hostname server-227
   User cephadmin

部署ceph，下面所有的操作都在admin-node上完成：

安裝ceph-deploy

yum install -y ceph-deploy

mkdir ceph-cluster    #創建部署目錄，會在該目錄生成一些必要的配置文件

cd ceph-cluster

如果之前安裝過ceph，官方推薦使用如下命令獲得一個干凈的環境：
ceph-deploy purgedata server-236 server-227
ceph-deploy forgetkeys
ceph-deploy purge server-236 server-227


創建一個ceph cluster:

ceph-deploy new server-117 server-236 server-227    #其中server-117為mon-node，可以指定多個mon-node

上面命令執行完成以后，會在當前目錄合成一些輔助文件，其中ceph.conf默認內容如下：
[global]
fsid = 23078e5b-3f38-4276-b2ef-7514a7fc09ff
mon_initial_members = server-117
mon_host = 10.5.10.117
auth_cluster_required = cephx
auth_service_required = cephx
auth_client_required = cephx

我額外添加如下幾行內容：

public_network=10.5.10.0/24    #定義互相通信的公有網絡
mon_clock_drift_allowed = 2    #定義多個mon節點之間時間的誤差為2s
osd_pool_default_size = 2    #定義最少可以允許有兩個osd，默認是3個，如果節點數量足夠，可不用修改

#以下三行配置都是為解決數據節點的存儲盤為ext4文件系統時，解決“ERROR: osd init failed: (36) File name too long”錯誤的。ceph官方推薦存儲盤使用xfs文件系統，但在有些特定的場合下，我們只能使用ext4文件系統。

osd_max_object_name_len = 256
osd_max_object_namespace_len = 64
filestore_xattr_use_omap = true

執行安裝ceph：

ceph-depoly install server-117 server-236 server-227

也可以直接在所有節點上執行如下操作：
yum install -y ceph ceph-radosgw

初始化mon-node：

ceph-deploy mon create-initial

這一過程執行完成以后，會在當前目錄出現若干*.keyring文件，這是ceph組件間進行安全訪問時所需要的

 

這時可以在各節點通過ps -ef | grep ceph來查看ceph-mon相關進程的運行狀況:

ceph     31180     1  0 16:11 ?        00:00:04 /usr/bin/ceph-mon -f --cluster ceph --id server-117 --setuser ceph --setgroup ceph

初始化osd-node：

啟動Osd-node可以分為兩步：prepare和activate。osd-node是真正存儲數據的節點，我們需要為ceph-osd提供獨立存儲空間，一般是一個獨立的disk，但也可以使用目錄取代。

 

在兩個osd-node節點上分別創建用於存儲的目錄：

ssh server-236
mkdir /data/osd0
exit

ssh server-227
mkdir /data/osd1
exit

執行如下操作：

#prepare操作會在上面創建的兩個目錄里創建一些后續activate激活以及osd運行時所需要的文件
ceph-deploy osd prepare server-236:/data/osd0 server-227:/data/osd1

#激活osd-node並啟動
ceph-deploy osd prepare server-236:/data/osd0 server-227:/data/osd1

執行完以后，通常會拋出類似如下錯誤：

[WARNIN] 2016-11-04 14:25:40.325075 7fd1aa73f800 -1  ** ERROR: error creating empty object store in /var/local/osd0: (13) Permission denied
[ERROR ] RuntimeError: command returned non-zero exit status: 1
[ceph_deploy][ERROR ] RuntimeError: Failed to execute command: /usr/sbin/ceph-disk -v activate --mark-init upstart --mount /data/osd0

這是因為ceph默認的守護進程的用戶是ceph，無論是使用普通的ceph-admin創建的目錄還是使用root創建的目錄，ceph都沒有訪問權限。

所以需要在osd-node上再做一個授權：

server-236:
chown ceph.ceph -R /data/osd0

server-227:
chown ceph.ceph -R /data/osd1

往各節點同步配置文件：

ceph-deploy admin server-117 server-236 server-227

注意，如果配置文件有修改，需要重新執行同步操作，並重新執行activate操作

 

通過如下指令查看集群狀態：

ceph -s
ceph osd tree

 

當ceph集群安裝完成以后，我們就要創建相應的rbd塊用於kubernetes存儲。創建塊設備之前，需要先創建存儲池，ceph提供了一個叫做rbd的默認存儲池。我們再創建一個kube的存儲專門用來存儲kubernetes使用的塊設備，后續的操作都在client-node上執行：

ceph osd pool create kube 100 100    #后面兩個100分別為pg-num和pgp-num

在kube存儲池創建一個映像文件，就叫mysql-sonar，該映像文件的大小為5GB：

rbd create kube/mysql-sonar --size 5120 --image-format 2 --image-feature layering

注意，上面的命令，在我的環境下，如果不使用--image-feature layering，會拋出如下異常：

rbd: sysfs write failed
RBD image feature set mismatch. You can disable features unsupported by the kernel with "rbd feature disable".
In some cases useful info is found in syslog - try "dmesg | tail" or so.
rbd: map failed: (6) No such device or address

這是因為我目前centos 7.2的內核還不支持ceph的一些新特性。

 

將上面創建的映象文件映射為塊設備：

rbd map kube/mysql-sonar --name client.admin

至此，ceph上的操作就完成了。

 

接下來我們看下如何在kubernetes上使用上面ceph創建的塊設備。

我們可以在kubernetes的源碼文件的examples/volumes/rbd目錄下找到相關示例文件如下：

[root@server-116 ~]# ll /data/software/kubernetes/examples/volumes/rbd/
total 12
-rw-r-----. 1 root root 962 Mar 8 08:26 rbd.json
-rw-r-----. 1 root root 985 Mar 8 08:26 rbd-with-secret.json
-rw-r-----. 1 root root 2628 Mar 8 08:26 README.md
drwxr-x---. 2 root root 29 Mar 8 08:26 secret

[root@server-116 ~]# ll /data/software/kubernetes/examples/volumes/rbd/secret/
total 4
-rw-r-----. 1 root root 156 Mar 8 08:26 ceph-secret.yaml

其中rbd.json就是一個將rbd設備掛載為一個kubernetes volumes的示例文件。rbd-with-secret.json是使用secret的方式掛載ceph rbd的示例文件。ceph-secret.yaml是一個secret的示例文件。

我們可以先查看下ceph-secret.yaml文件：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: ceph-secret
type: "kubernetes.io/rbd"  
data:
  key: QVFCMTZWMVZvRjVtRXhBQTVrQ1FzN2JCajhWVUxSdzI2Qzg0SEE9PQ==

我們只需要修改最后一行的key值。這個值通過base64進行過加密處理。處理前的值可以通過如下命令在ceph上獲得：

ceph auth get-key client.admin

也可以直接通過如下方法查看：
[root@server-117 ~]# cat /etc/ceph/ceph.client.admin.keyring 
[client.admin]
    key = AQDRvL9YvY7vIxAA7RkO5S8OWH6Aidnu22OiFw==
    caps mds = "allow *"
    caps mon = "allow *"
    caps osd = "allow *"

我們拿到這個key，然后做base64處理：

[root@server-117 ~]# echo "AQDRvL9YvY7vIxAA7RkO5S8OWH6Aidnu22OiFw==" | base64
QVFEUnZMOVl2WTd2SXhBQTdSa081UzhPV0g2QWlkbnUyMk9pRnc9PQo=

所以我們修改后的ceph-secret.yaml內容如下：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: ceph-secret
type: "kubernetes.io/rbd"  
data:
  key: QVFEUnZMOVl2WTd2SXhBQTdSa081UzhPV0g2QWlkbnUyMk9pRnc9PQo=

創建一個secret：

kubectl create -f ceph-secret

由於直接使用volumes方式掛載的數據文件生命周期與pod一樣，隨着pod的釋放而釋放。所以在這里不推薦直接使用volumes的方式掛載，而使用pv的方式掛載。

我們先創建一個pv文件：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: mysql-sonar-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  rbd:
    monitors:
      - 10.5.10.117:6789
      - 10.5.10.236:6789
      - 10.5.10.227:6789
    pool: kube
    image: mysql-sonar
    user: admin
    secretRef:
      name: ceph-secret
    fsType: ext4
    readOnly: false
  persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle

創建一個5GB大小的pv：

kubectl create -f mysql-sonar-pv.yml

再創建一個pvc文件：

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-sonar-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi

創建一個pvc：

kubectl create -f mysql-sonar-pvc.yml

最后我們修改上篇博文中創建的mysql-sonar-dm.yml文件，內容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment          
metadata:
  name: mysql-sonar
spec:
  replicas: 1                          
#  selector:
#    app: mysql-sonar                      
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql-sonar
    spec:
      containers:                       
      - name: mysql-sonar
        image: myhub.fdccloud.com/library/mysql-yd:5.6      
        ports:
        - containerPort: 3306           
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "mysoft"
        - name: MYSQL_DATABASE
          value: sonardb
        - name: MYSQL_USER
          value: sonar
        - name: MYSQL_PASSWORD
          value: sonar
 volumeMounts: - name: mysql-sonar
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-sonar
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-sonar-pvc

創建mysql pod：

kubectl create -f mysql-sonar-dm.yml

這樣我們就創建了一個數據持久化的pod。我們可以通過往數據庫上寫入一些數據，然后再刪除掉pod，再重新創建一個pod的方式來測試數據是否丟失。

需要說明的是，如果在創建容器的時候，rbd設備沒有事先創建，或者我們在測試的時候，刪除當前pod，但又還沒完全刪除的時候啟動了一個新pod，這個pod就會一直處於ContainerCreating狀態，這個時候kubelet日志會有相關報錯。具體可以參考：http://tonybai.com/2016/11/07/integrate-kubernetes-with-ceph-rbd/

還需要說明的一點，必須在所有node節點上安裝ceph-common包，否則，在啟動容器時會出現類似如下報錯：

ntVolume.SetUp failed for volume "kubernetes.io/rbd/da0deff5-0bef-11e7-bf41-00155d0a2521-mysql-sonar-pv" (spec.Name: "mysql-sonar-pv") pod "da0deff5-0bef-11e7-bf41-00155d0a2521" (UID: "da0deff5-0bef-11e7-bf41-00155d0a2521") with: rbd: map failed executable file not found in $PATH