Kubernetes Storage Classes

本文档介绍了 Kubernetes 中 StorageClass 的概念。建议熟悉 卷 和 Persistent Volume（持久卷）。

介绍

StorageClass 为管理员提供了描述他们提供的存储 “class（类）” 的方法。 不同的 class 可能会映射到服务质量等级或备份策略，或由群集管理员确定的任意策略。 Kubernetes 本身不清楚各种 class 代表的什么。这个概念在其他存储系统中有时被称为“配置文件”。

StorageClass 资源

每个 StorageClass 包含 provisioner，parameters 和 reclaimPolicy 字段，当 class 需要动态分配 PersistentVolume 时会使用到。

StorageClass 对象的名称很重要，这是用户请求一个特定的类的方法。 当创建 StorageClass 对象时，管理员设置名称和其他参数，一旦创建了对象就不能对其更新。

管理员可以为没有申请绑定特定 class 的 PVC 指定一个默认的 StorageClass ： 更多详情请参阅 PersistentVolumeClaim 章节。

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
reclaimPolicy: Retain
mountOptions:
  - debug

Provisioner（存储分配器）

Storage class 有一个分配器，用来决定使用哪个卷插件分配 PV。该字段必须指定。

Volume Plugin Internal Provisioner Config Example
AWSElasticBlockStore ✓ AWS
AzureFile ✓ Azure File
AzureDisk ✓ Azure Disk
CephFS - -
Cinder ✓ OpenStack Cinder
FC - -
FlexVolume - -
Flocker ✓ -
GCEPersistentDisk ✓ GCE
Glusterfs ✓ Glusterfs
iSCSI - -
PhotonPersistentDisk ✓ -
Quobyte ✓ Quobyte
NFS - -
RBD ✓ Ceph RBD
VsphereVolume ✓ vSphere
PortworxVolume ✓ Portworx Volume
ScaleIO ✓ ScaleIO
StorageOS ✓ StorageOS

您不限于指定此处列出的”内置”分配器（其名称前缀为 kubernetes.io 并打包在 Kubernetes 中）。 您还可以运行和指定外部分配器，这些独立的程序遵循由 Kubernetes 定义的 规范。 外部供应商的作者完全可以自由决定他们的代码保存于何处、打包方式、运行方式、使用的插件（包括Flex）等。 代码仓库 kubernetes-incubator/external-storage 包含一个用于为外部分配器编写功能实现的类库，以及各种社区维护的外部分配器。

例如，NFS 没有内部分配器，但可以使用外部分配器。一些外部分配器列在代码仓库 kubernetes-incubator/external-storage 中。 也有第三方存储供应商提供自己的外部分配器。

回收策略

由 storage class 动态创建的 Persistent Volume 会在的 reclaimPolicy 字段中指定回收策略，可以是 Delete 或者 Retain。如果 StorageClass 对象被创建时没有指定 reclaimPolicy ，它将默认为 Delete。

通过 storage class 手动创建并管理的 Persistent Volume 会使用它们被创建时指定的回收政策。

挂载选项

由 storage class 动态创建的 Persistent Volume 将使用 class 中 mountOptions 字段指定的挂载选项。

如果卷插件不支持安装选项，但指定了安装选项，分配操作将失败。 安装选项在 class 和 PV 上都不会做验证，所以如果安装选项无效，那么这个 PV 就会失败。

参数

Storage class 具有描述属于 storage class 卷的参数。取决于分配器，可以接受不同的参数。 例如，参数 type 的值 io1 和参数 iopsPerGB 特定使用于 EBS。当一个参数被省略时，会使用默认值。

AWS

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  zones: us-east-1d, us-east-1c
  iopsPerGB: "10"
  • type：io1，gp2，sc1，st1。详细信息参见 AWS 文档。默认值：gp2。
  • zone：AWS 区域。如果没有指定 zone 和 zones，通常卷会在 Kubernetes 集群节点所在的活动区域中轮询调度（round-robin）分配。 zone 和 zones 参数不能同时使用。
  • zones：以逗号分隔的 AWS 区域列表。如果没有指定 zone 和 zones，通常卷会在 Kubernetes 集群节点所在的活动区域中轮询调度（round-robin）分配。 zone和zones参数不能同时使用。
  • iopsPerGB：只适用于 io1 卷。每 GiB 每秒 I/O 操作。AWS 卷插件将其与请求卷的大小相乘以计算 IOPS 的容量， 并将其限制在 20000 IOPS（AWS 支持的最高值，请参阅 AWS 文档。 这里需要输入一个字符串，即 "10"，而不是 10。
  • encrypted：表示 EBS 卷是否应该被加密。有效值是 "true" 或 "false"。预计需要输入一个字符串，"true"，而不是 true。
  • kmsKeyId：可选。加密卷时使用的密钥的完整 Amazon 资源名称。如果没有提供，但 encrypted 值为 true，AWS 生成一个密钥。关于有效的 ARN 值，请参阅 AWS 文档。

GCE

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/gce-pd
parameters:
  type: pd-standard
  zones: us-central1-a, us-central1-b
  • type：pd-standard 或者 pd-ssd。默认：pd-standard
  • zone：GCE 区域。如果没有指定 zone 和 zones，通常卷会在 Kubernetes 集群节点所在的活动区域中轮询调度（round-robin）分配。 zone 和 zones 参数不能同时使用。
  • zones：逗号分隔的 GCE 区域列表。如果没有指定 zone 和 zones，通常卷会在 Kubernetes 集群节点所在的活动区域中轮询调度（round-robin）分配。 zone 和 zones 参数不能同时使用。

Glusterfs

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/glusterfs
parameters:
  resturl: "http://127.0.0.1:8081"
  clusterid: "630372ccdc720a92c681fb928f27b53f"
  restauthenabled: "true"
  restuser: "admin"
  secretNamespace: "default"
  secretName: "heketi-secret"
  gidMin: "40000"
  gidMax: "50000"
  volumetype: "replicate:3"
  • resturl：分配 gluster 卷的需求的 Gluster REST 服务/Heketi 服务 url。 通用格式应该是 IPaddress:Port，这是 GlusterFS 动态分配器的必需参数。 如果 Heketi 服务在 openshift/kubernetes 中安装并暴露为可路由服务，则可以使用类似于 http://heketi-storage-project.cloudapps.mystorage.com 的格式，其中 fqdn 是可解析的 heketi 服务 url。
  • restauthenabled：Gluster REST 服务身份验证布尔值，用于启用对 REST 服务器的身份验证。 如果此值为 ‘true’，则必须填写 restuser 和 restuserkey 或 secretNamespace+ secretName。 此选项已弃用，当在指定 restuser，restuserkey，secretName 或 secretNamespace 时，身份验证被启用。
  • restuser：在 Gluster 可信池中有权创建卷的 Gluster REST服务/Heketi 用户。
  • restuserkey：Gluster REST 服务/Heketi 用户的密码将被用于对 REST 服务器进行身份验证。此参数已弃用，取而代之的是 secretNamespace + secretName。
  • secretNamespace，secretName：Secret 实例的标识，包含与 Gluster REST 服务交互时使用的用户密码。 这些参数是可选的，secretNamespace 和 secretName 都省略是使用空密码。提供的密码必须有 “kubernetes.io/glusterfs” type，例如以这种方式创建： 
    kubectl create secret generic heketi-secret \
  --type="kubernetes.io/glusterfs" --from-literal=key='opensesame' \
  --namespace=default

    secret 都例子可以在 glusterfs-provisioning-secret.yaml 中找到。

  • clusterid：630372ccdc720a92c681fb928f27b53f 是集群的 ID，当分配卷时，Heketi 将会使用这个文件。 它也可以是一个 clusterid 列表，例如： "8452344e2becec931ece4e33c4674e4e,42982310de6c63381718ccfa6d8cf397"。这个是可选参数。
  • gidMin，gidMax：storage class GID 范围的最小值和最大值。在此范围（gidMin-gidMax）内的唯一值（GID）将用于动态分配卷。 这些是可选的值。如果不指定，卷将被分配一个 2000-2147483647 之间的值，这是 gidMin 和 gidMax 的默认值。
  • volumetype：卷的类型及其参数可以用这个可选值进行配置。如果未声明卷类型，则由分配器决定卷的类型。 例如： ‘Replica volume’: volumetype: replicate:3 其中 ‘3’ 是 replica 数量. ‘Disperse/EC volume’: volumetype: disperse:4:2 其中 ‘4’ 是数据，’2’ 是冗余数量. ‘Distribute volume’: volumetype: none有关可用的卷类型和管理选项，请参阅 管理指南。

    更多相关的参考信息，请参阅 如何配置 Heketi。

    当动态分配 persistent volume 时，Gluster 插件自动创建一个端点和一个 以 gluster-dynamic- <claimname> 命名的 headless 服务。当 persistent volume claim 删除时，动态端点和服务是自动删除的。

OpenStack Cinder

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: gold
provisioner: kubernetes.io/cinder
parameters:
  type: fast
  availability: nova
  • type：在 Cinder 中创建的 VolumeType。默认为空。
  • availability：可用区域。如果没有指定，通常卷会在 Kubernetes 集群节点所在的活动区域中轮询调度（round-robin）分配。

vSphere

  1. 使用用户指定的磁盘格式创建一个 StorageClass。 
     kind: StorageClass
 apiVersion: storage.k8s.io/v1
 metadata:
   name: fast
 provisioner: kubernetes.io/vsphere-volume
 parameters:
   diskformat: zeroedthick

    diskformat: thin, zeroedthick 和 eagerzeroedthick。默认值: "thin"。

  2. 在用户指定的数据存储上创建磁盘格式的 StorageClass。 
     kind: StorageClass
 apiVersion: storage.k8s.io/v1
 metadata:
   name: fast
 provisioner: kubernetes.io/vsphere-volume
 parameters:
     diskformat: zeroedthick
     datastore: VSANDatastore

    datastore：用户也可以在 StorageClass 中指定数据存储。卷将在 storage class 中指定的数据存储上创建，在这种情况下是 VSANDatastore。 该字段是可选的。如果未指定数据存储，则将在用于初始化 vSphere Cloud Provider 的 vSphere 配置文件中指定的数据存储上创建该卷。

  3. Kubernetes 中的 Storage Policy Management（存储策略管理）
    • 使用现有的 vCenter SPBM 策略vSphere 用于存储管理的最重要特性之一是基于策略的管理。基于存储策略的管理（SPBM）是一个存储策略框架，提供单一的统一控制平面的 跨越广泛的数据服务和存储解决方案。 SPBM 使能 vSphere 管理员克服先期的存储配置挑战，如容量规划，差异化服务等级和管理容量空间。

      SPBM 策略可以在 StorageClass 中使用 storagePolicyName 参数声明。

    • Kubernetes 内的 Virtual SAN 策略支持Vsphere Infrastructure（VI）管理员将能够在动态卷配置期间指定自定义 Virtual SAN 存储功能。 您现在可以定义存储需求，例如性能和可用性，当动态卷供分配时会以存储功能的形式提供。存储功能需求 会转换为 Virtual SAN 策略，然后当 persistent volume（虚拟磁盘）在创建时，会将其推送 到 Virtual SAN 层。虚拟磁盘分布在 Virtual SAN 数据存储中以满足要求。

      更多有关 persistent volume 管理的存储策略的详细信息， 您可以参考 Storage Policy Based Management for dynamic provisioning of volumes。

有几个 vSphere 例子 供您在 Kubernetes for vSphere 中尝试进行 persistent volume 管理。

Ceph RBD

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/rbd
parameters:
  monitors: 10.16.153.105:6789
  adminId: kube
  adminSecretName: ceph-secret
  adminSecretNamespace: kube-system
  pool: kube
  userId: kube
  userSecretName: ceph-secret-user
  fsType: ext4
  imageFormat: "2"
  imageFeatures: "layering"
  • monitors：Ceph monitor，逗号分隔。该参数是必需的。
  • adminId：Ceph 客户端 ID，用于在池（ceph pool）中创建映像。 默认是 “admin”。
  • adminSecretNamespace：adminSecret 的 namespace。默认是 “default”。
  • adminSecret：adminId 的 Secret 名称。该参数是必需的。 提供的 secret 必须有值为 “kubernetes.io/rbd” 的 type 参数。
  • pool: Ceph RBD 池. 默认是 “rbd”。
  • userId：Ceph 客户端 ID，用于映射 RBD 镜像（RBD image）。默认与 adminId 相同。
  • userSecretName：用于映射 RBD 镜像的 userId 的 Ceph Secret 的名字。 它必须与 PVC 存在于相同的 namespace 中。该参数是必需的。 提供的 secret 必须具有值为 “kubernetes.io/rbd” 的 type 参数，例如以这样的方式创建： 
    kubectl create secret generic ceph-secret --type="kubernetes.io/rbd" \
  --from-literal=key='QVFEQ1pMdFhPUnQrSmhBQUFYaERWNHJsZ3BsMmNjcDR6RFZST0E9PQ==' \
  --namespace=kube-system
  • fsType：Kubernetes 支持的 fsType。默认："ext4"。
  • imageFormat：Ceph RBD 镜像格式，”1” 或者 “2”。默认值是 “1”。
  • imageFeatures：这个参数是可选的，只能在你将 imageFormat 设置为 “2” 才使用。 目前支持的功能只是 layering。 默认是 ““，没有功能打开。

Quobyte

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
   name: slow
provisioner: kubernetes.io/quobyte
parameters:
    quobyteAPIServer: "http://138.68.74.142:7860"
    registry: "138.68.74.142:7861"
    adminSecretName: "quobyte-admin-secret"
    adminSecretNamespace: "kube-system"
    user: "root"
    group: "root"
    quobyteConfig: "BASE"
    quobyteTenant: "DEFAULT"
  • quobyteAPIServer：Quobyte API 服务器的格式是 "http(s)://api-server:7860"
  • registry：用于挂载卷的 Quobyte registry。你可以指定 registry 为 <host>:<port> 或者如果你想指定多个 registry，你只需要在他们之间添加逗号，例如 <host1>:<port>,<host2>:<port>,<host3>:<port>。 主机可以是一个 IP 地址，或者如果您有正在运行的DNS，您也可以提供 DNS 名称。
  • adminSecretNamespace：adminSecretName的 namespace。 默认值是 “default”。
  • adminSecretName：保存关于 Quobyte 用户和密码的 secret，用于对 API 服务器进行身份验证。 提供的 secret 必须有值为 “kubernetes.io/quobyte” 的 type 参数，例如以这种方式创建： 
    kubectl create secret generic quobyte-admin-secret \
  --type="kubernetes.io/quobyte" --from-literal=key='opensesame' \
  --namespace=kube-system
  • user：对这个用户映射的所有访问权限。默认是 “root”。
  • group：对这个组映射的所有访问权限。默认是 “nfsnobody”。
  • quobyteConfig：使用指定的配置来创建卷。您可以创建一个新的配置，或者，可以修改 Web console 或 quobyte CLI 中现有的配置。默认是 “BASE”。
  • quobyteTenant：使用指定的租户 ID 创建/删除卷。这个 Quobyte 租户必须已经于 Quobyte。 默认是 “DEFAULT”。

Azure 磁盘

Azure Unmanaged Disk Storage Class（非托管磁盘存储类）

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/azure-disk
parameters:
  skuName: Standard_LRS
  location: eastus
  storageAccount: azure_storage_account_name
  • skuName：Azure 存储帐户 Sku 层。默认为空。
  • location：Azure 存储帐户位置。默认为空。
  • storageAccount：Azure 存储帐户名称。如果提供存储帐户，它必须位于与集群相同的资源组中，并且 location 是被忽略的。 如果未提供存储帐户，则会在与群集相同的资源组中创建新的存储帐户。

新的 Azure 磁盘 Storage Class（从 v1.7.2 开始）

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/azure-disk
parameters:
  storageaccounttype: Standard_LRS
  kind: Shared
  • storageaccounttype：Azure 存储帐户 Sku 层。默认为空。
  • kind：可能的值是 shared（默认），dedicated 和 managed。 当 kind 的值是 shared 时，所有非托管磁盘都在集群的同一个资源组中的几个共享存储帐户中创建。 当 kind 的值是 dedicated 时，将为在集群的同一个资源组中新的非托管磁盘创建新的专用存储帐户。
  • Premium VM 可以同时添加 Standard_LRS 和 Premium_LRS 磁盘，而 Standard 虚拟机只能添加 Standard_LRS 磁盘。
  • 托管虚拟机只能连接托管磁盘，非托管虚拟机只能连接非托管磁盘。

Azure 文件

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: azurefile
provisioner: kubernetes.io/azure-file
parameters:
  skuName: Standard_LRS
  location: eastus
  storageAccount: azure_storage_account_name
  • skuName：Azure 存储帐户 Sku 层。默认为空。
  • location：Azure 存储帐户位置。默认为空。
  • storageAccount：Azure 存储帐户名称。默认为空。 如果不提供存储帐户，会搜索所有与资源相关的存储帐户，以找到一个匹配 skuName 和 location 的账号。 如果提供存储帐户，它必须存在于与集群相同的资源组中，skuName 和 location 会被忽略。

During provision, a secret is created for mounting credentials. If the cluster has enabled both RBAC and Controller Roles, add the create permission of resource secret for clusterrolesystem:controller:persistent-volume-binder. 在分配期间，为挂载凭证创建一个 secret。如果集群同时启用了 RBAC 和 Controller Roles， 为 system:controller:persistent-volume-binder 的 clusterrole 添加 secret 资源的 create 权限。

Portworx 卷

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: portworx-io-priority-high
provisioner: kubernetes.io/portworx-volume
parameters:
  repl: "1"
  snap_interval:   "70"
  io_priority:  "high"
  • fs：选择的文件系统：[none/xfs/ext4]（默认：ext4）。
  • block_size：以 Kbytes 为单位的块大小（默认值：32）。
  • repl：同步副本数量，以复制因子 [1..3]（默认值：1）的形式提供。 这里需要填写字符串，即，"1" 而不是 1。
  • io_priority：决定是否从更高性能或者较低优先级存储创建卷 [high/medium/low]（默认值：low）。
  • snap_interval：触发快照的时钟/时间间隔（分钟）。快照是基于与先前快照的增量变化，0 是禁用快照（默认：0）。 这里需要填写字符串，即，是 "70" 而不是 70。
  • aggregation_level：指定卷分配到的块数量，0 表示一个非聚合卷（默认：0）。 这里需要填写字符串，即，是 "0" 而不是 0。
  • ephemeral：指定卷在卸载后进行清理还是持久化。 emptyDir 的使用场景可以将这个值设置为 true ， persistent volumes 的使用场景可以将这个值设置为 false（例如 Cassandra 这样的数据库）[true/false]（默认为 false）。 这里需要填写字符串，即，是 "true" 而不是 true。

ScaleIO

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: slow
provisioner: kubernetes.io/scaleio
parameters:
  gateway: https://192.168.99.200:443/api
  system: scaleio
  protectionDomain: pd0
  storagePool: sp1
  storageMode: ThinProvisioned
  secretRef: sio-secret
  readOnly: false
  fsType: xfs
  • provisioner：属性设置为 kubernetes.io/scaleio
  • gateway 到 ScaleIO API 网关的地址（必需）
  • system：ScaleIO 系统的名称（必需）
  • protectionDomain：ScaleIO 保护域的名称（必需）
  • storagePool：卷存储池的名称（必需）
  • storageMode：存储提供模式：ThinProvisioned（默认）或 ThickProvisioned
  • secretRef：对已配置的 Secret 对象的引用（必需）
  • readOnly：指定挂载卷的访问模式（默认为 false）

*fsType：卷的文件系统（默认是 ext4）

ScaleIO Kubernetes 卷插件需要配置一个 Secret 对象。 secret 必须用 kubernetes.io/scaleio 类型创建，并与引用它的 PVC 所属的名称空间使用相同的值 如下面的命令所示：

kubectl create secret generic sio-secret --type="kubernetes.io/scaleio" \
--from-literal=username=sioadmin --from-literal=password=d2NABDNjMA== \
--namespace=default

StorageOS

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/storageos
parameters:
  pool: default
  description: Kubernetes volume
  fsType: ext4
  adminSecretNamespace: default
  adminSecretName: storageos-secret
  • pool：分配卷的 StorageOS 分布式容量池的名称。如果未指定，则使用通常存在的 default 池。
  • description：分配给动态创建的卷的描述。所有卷描述对于 storage class 都是相同的， 但不同的 storage class 可以使用不同的描述，以区分不同的使用场景。 默认为 Kubernetas volume。
  • fsType：请求的默认文件系统类型。请注意，在 StorageOS 中用户定义的规则可以覆盖此值。默认为 ext4
  • adminSecretNamespace：API 配置 secret 所在的命名空间。如果设置了 adminSecretName，则是必需的。
  • adminSecretName：用于获取 StorageOS API 凭证的 secret 名称。如果未指定，则将尝试默认值。

StorageOS Kubernetes 卷插件可以使用一个 Secret 对象来指定一个用于访问 StorageOS API 的端点和凭据。 只有当默认值已被更改，这才是必须的。 secret 必须使用 kubernetes.io/storageos 类型创建，如以下命令：

kubectl create secret generic storageos-secret \
--type="kubernetes.io/storageos" \
--from-literal=apiAddress=tcp://localhost:5705 \
--from-literal=apiUsername=storageos \
--from-literal=apiPassword=storageos \
--namespace=default

用于动态分配卷的 Secret 可以在任何名称空间中创建，并用 adminSecretNamespace 参数引用。 预先配置的卷使用的 Secret 必须在与引用它的 PVC 在相同的名称空间中。

作者：zhangqx2010 / 原文链接