如何将 NFS 配置为 Kubernetes 持久卷存储？

什么是 Kubernetes 持久卷存储

Kubernetes 持久卷存储是容器化应用程序中一项关键的功能，它允许容器在重新调度、扩展或升级时保留其数据。相对于临时性的存储，持久卷存储提供了一种可靠的解决方案，确保应用程序的数据在容器之间的迁移时不会丢失。

在 Kubernetes 中，持久卷（Persistent Volume，PV）是一种独立于 Pod 的存储资源。PV 可以由集群管理员预先创建，然后由开发者使用。而持久卷声明（Persistent Volume Claim，PVC）是开发者对 PV 的请求，它允许 Pod 访问匹配其需求的持久卷。

为了更好地理解 Kubernetes 持久卷存储的概念，我们首先需要明确以下几个基本概念：

Pod：是 Kubernetes 中最小的可部署单元，可以包含一个或多个容器。Pod 中的容器可以共享存储。
持久卷（PV）：是集群中的存储资源，它独立于 Pod 存在。PV 可以是云存储、本地存储或网络存储。
持久卷声明（PVC）：是开发者对 PV 的请求，描述了需要的存储容量和访问模式。
存储类（Storage Class）：是用于动态创建 PV 的对象，它定义了 PV 的属性。

NFS 简介

Network File System（NFS）是一种分布式文件系统协议，允许远程计算机通过网络共享文件。NFS 最初由 Sun Microsystems 开发，是一种在网络上实现文件共享的标准协议。

NFS 的基本原理是允许一个计算机（通常是服务器）通过网络与其他计算机（客户端）共享它的文件系统。客户端可以像访问本地文件一样访问远程文件系统，而无需知道实际的物理位置。这使得多个计算机可以共享相同的文件，提高了数据的可访问性和共享性。

在 Kubernetes 中，NFS 作为持久卷存储的选择有其独特的优势。以下是一些选择 NFS 的原因：

共享性和可访问性： NFS 允许多个 Pod 共享相同的存储资源，提高了数据的可访问性和共享性。
跨节点使用： NFS 可以跨多个节点使用，适用于在整个集群中共享数据的场景。
简化存储管理： 通过将存储集中管理在 NFS 服务器上，可以更容易地进行存储资源的调整和管理。
容易扩展： NFS 可以与现有的存储基础设施集成，提供可扩展的存储解决方案。

NFS 在 Kubernetes 中的使用

在使用 NFS 作为 Kubernetes 持久卷存储之前，首先需要在服务器上安装和配置 NFS 服务。以下是一般步骤：

使用适用于您操作系统的包管理工具，如 apt 或 yum，安装 NFS 服务器软件包。

示例（在 Ubuntu 上）：

sudo apt update
sudo apt install nfs-kernel-server

编辑 NFS 服务器的配置文件以定义共享。通常，配置文件位于 /etc/exports。

示例：

# /etc/exports
/path/to/shared/folder *(rw,sync,no_subtree_check)

上述配置表示将 /path/to/shared/folder 共享给所有客户端，并具有读写权限。

启动和启用 NFS 服务。

sudo systemctl start nfs-kernel-server
sudo systemctl enable nfs-kernel-server

在 Kubernetes 中，我们需要创建持久卷（PV）以映射到 NFS 服务器上的共享目录。以下是创建 PV 的 YAML 示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    path: /path/to/shared/folder
    server: nfs-server-ip

name: PV 的名称。
capacity: 存储容量。
volumeMode: 文件系统模式。
accessModes: 访问模式，这里设置为 ReadWriteMany 表示多个 Pod 可以同时读写。
nfs: NFS 特定配置，包括 NFS 服务器的地址和共享路径。

创建持久卷声明（PVC）以请求 PV。以下是 PVC 的 YAML 示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

name: PVC 的名称。
accessModes: 访问模式，与 PV 一致。
resources: 请求的存储容量。

通过以下 YAML 示例，我们可以部署一个应用程序，并挂载之前创建的 PVC：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nfs-app-pod
spec:
  volumes:
    - name: nfs-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: nfs-pvc
  containers:
    - name: app-container
      image: your/app-image
      volumeMounts:
        - mountPath: "/app/data"
          name: nfs-volume

在这个例子中，nfs-volume 是通过 PVC 指定的，它将被挂载到 Pod 中的 /app/data 路径上。这确保了应用程序可以访问并持久存储在 NFS 持久卷上的数据。

高级配置

NFS 默认配置可能存在一些安全风险，因此在生产环境中需要进行一些安全性配置。

设置访问控制

在 /etc/exports 中为共享路径添加访问控制，限制仅允许特定 IP 或 IP 范围的主机访问。

/path/to/shared/folder 10.0.0.0/24(rw,sync,no_subtree_check)

启用身份验证

考虑启用 NFS 的身份验证机制，例如 Kerberos，以增强访问安全性。

加密传输

使用 NFS 版本 4.x 并启用加密以保护数据在传输过程中的安全性。

持久卷存储类 (Storage Class)

在 Kubernetes 中，Storage Class 是用于动态创建 PV 的对象。以下是一个使用 NFS 的 Storage Class 的示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storage-class
provisioner: example.com/nfs

这里，provisioner 指定了 NFS 存储的实现。在这个例子中，假设有一个与 Kubernetes 集成的 NFS 存储插件，它将按需创建 PV。

根据 NFS 服务器的负载和使用情况，可能需要调整 NFS 服务器的参数，如并发连接数、缓存大小等，以提高性能。

确保在部署使用 NFS 持久卷的 Pod 时，正确配置 Pod 的调度策略和节点选择，以确保最佳性能和可靠性。

建议设置监控系统以跟踪 NFS 服务器和 Kubernetes 集群中 PV 和 PVC 的使用情况。定期检查日志以便及时发现并解决潜在的问题。

原文始发于微信公众号（运维漫谈）：如何将 NFS 配置为 Kubernetes 持久卷存储？

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