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NFS介绍

概述

  网络文件系统(Network File System, NFS)，是基于内核的文件系统，nfs主要是通过网络实现服务器和客户端之间的数据传输，采用远程过程调用RPC（Romete Procedure Call）机制，让不同的机器节点共享文件目录。只需将nfs服务器共享的文件目录挂载到nfs客户端，这样客户端就可以对远程服务器上的文件进行读写操作。
  一个NFS服务器可以对应多个nfs客户端，基于RPC机制，用户可以像访问本地文件一样访问远端的共享目录文件，使用起来很nice！

原理

挂载原理

  如图所示，在NFS服务器创建并设置好一个共享目录/nfs，其他网络互通的NFS客户端可以将该目录挂载到本地文件系统中的某个挂载点（可自定义），如NFS客户端A挂载到/nfs-a/data中，NFS客户端B挂载到/nfs-b/data中，这样NFS客户端可以在本地的挂载目录即可看到NFS服务器共享目录/nfs内的所有数据。具体的权限（如只读、读写等权限）根据服务器的配置而定。

通信原理

如图所示，通过RPC和NFS服务传输数据。

1. NFS服务端启动RPC服务，开启111端口，可以通过nfsnetstat。
2. NFS服务端启动NFS服务，并向RPC注册端口信息。
3. NFS客户端启动RPC服务，向服务端RPC服务请求NFS服务端口。
4. NFS服务端RPC服务反馈NFS端口信息给NFS客户端。
5. NFS客户端通过获取的NFS端口简历和服务端的NFS连接，并通过RPC及底层TCP/IP协议进行数据传输。

NFS服务器搭建

部署步骤

  可以在linux系统的k8s集群中任意一个node节点做nfs服务端。

1. 检查防火墙服务
   $ systemctl status firewalld
   若防火墙未关闭，使用如下命令进行关闭
   $ systemctl stop firewalld
$ systemctl disable firewalld

2. 检查SELinux
   $ cat /etc/selinux/config
   
   若未关闭禁用，使用如下命令：
   $ setenforce 0
$ sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

3. 安装nfs相关服务软件包
   $ yum install -y nfs-utils rpcbind

4. 创建共享存储文件夹
   $ mkdir /nfs

5. 配置nfs
   $ vi /etc/exports
   输入以下内容，格式为：nfs共享目录 nfs客户端地址1(param1, param2,...) nfs客户端地址2(param1, param2,...)
/nfs 10.1.1.0/24(rw,async,no_root_squash)

6. 启动服务
   先启动rpc服务，再启动nfs服务
   $ systemctl start rpcbind
$ systemctl enable rpcbind
$ systemctl enable nfs && systemctl restart nfs

7. 查看服务状态
   $ systemctl status rpcbind
$ systemctl status nfs
   

8. 查看可用的nfs地址
   showmount -e 127.0.0.1或showmount -e localhost

[root@k8s ~]# showmount -e localhost
Export list for localhost:
/nfs 10.1.1.0/24

共享目录修改

  创建好共享目录通过/etc/exports进行编辑配置，若修改后，可以通过systemctl reload nfs或者exportfs -avr进行nfs服务的重新加载发布，从而使修改过的/etc/exports配置文件生效。

NFS客户端配置

配置步骤

使用nfs共享目录的都需要配置一遍以下步骤。

1. 安装nfs-utils和rpcbind
   $ yum install -y nfs-utils rpcbind
2. 创建挂载的文件夹
   $ mkdir -p /nfs/data
3. 挂载nfs
   $ mount -t nfs 10.1.1.1:/nfs /nfs/data
   其中：
   mount：表示挂载命令
   -t：表示挂载选项
   nfs：挂载的协议
   10.1.1.1:nfs服务器的ip地址
   /nfs：nfs服务器的共享目录
   /nfs/data：本机客户端要挂载的目录
4. 查看挂载信息
   $ df -Th
5. 测试挂载
   可以进入本机的/nfs/data目录，上传一个文件，然后去nfs服务器查看/nfs目录中是否有该文件，若有则共享成功。反之在nfs服务器操作/nfs目录，查看本机客户端的目录是否共享。
6. 取消挂载
   $ umount /nfs/data

挂载的方式

除了上述通过mount -t nfs命令指定的方式进行目录挂载以外，还可以通过vim /etc/fstab文件进行挂载。

10.1.1.1:/nfs /nfs/data nfs defaults 1 1

其中：

1. 第一列10.1.1.1:/nfs：（Device）磁盘设备文件或该设备的Label或者UUID，此处即为nfs服务器的地址和共享目录
2. 第二列/nfs/data：（Mount point）是设备的挂载点，即本机挂载目录
3. 第三列nfs：（Filesystem）是磁盘文件系统的格式，如ext2、nfs、vfat等。
4. 第四列defaults：（parameters）是文件系统的参数，defaults即具有rw,suid,dev,exec,auto,nouser,async等默认参数。
5. 第五列1：（Dump）能够被dump备份命令作用，一般是0或者1，0表示不用做dump备份，1表示每天进行dump操作，当然还有2，表示不定期进行dump操作。
6. 第六列1：是否检验扇区，0表示不要检验，1表示最早检验（根目录一般会设置），2表示1级别检验完成之后进行检验。

k8s基于nfs创建storageclass

下载开源插件

1. 下载
   git clone https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage.git或者git clone https://github.com/kubernetes-retired/external-storage.git
2. 进入部署目录
   cd external-storage/nfs-client/deploy

部署授权

[root@k8s deploy]# cat rbac.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
  # replace with namespace where provisioner is deployed
  namespace: default
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: nfs-client-provisioner-runner
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumes"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "delete"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["persistentvolumeclaims"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "update"]
  - apiGroups: ["storage.k8s.io"]
    resources: ["storageclasses"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["events"]
    verbs: ["create", "update", "patch"]
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: run-nfs-client-provisioner
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    # replace with namespace where provisioner is deployed
    namespace: default
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: nfs-client-provisioner-runner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
  # replace with namespace where provisioner is deployed
  namespace: default
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["endpoints"]
    verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "patch"]
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
  # replace with namespace where provisioner is deployed
  namespace: default
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: nfs-client-provisioner
    # replace with namespace where provisioner is deployed
    namespace: default
roleRef:
  kind: Role
  name: leader-locking-nfs-client-provisioner
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

[root@k8s deploy] kubectl create -f rbac.yaml
[root@k8s deploy] kubectl get sa
NAME                     SECRETS   AGE
default                  1         82d
nfs-client-provisioner   1         25s

部署插件

[root@k8s deploy]# cat deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nfs-client-provisioner
  labels:
    app: nfs-client-provisioner
  # replace with namespace where provisioner is deployed
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  strategy:
    type: Recreate
  selector:
    matchLabels:
      app: nfs-client-provisioner
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nfs-client-provisioner
    spec:
      serviceAccountName: nfs-client-provisioner
      containers:
        - name: nfs-client-provisioner
          image: quay.io/external_storage/nfs-client-provisioner:latest
          volumeMounts:
            - name: nfs-client-root
              mountPath: /persistentvolumes
          env:
            - name: PROVISIONER_NAME
              # 必须与class.yaml中的provisioner的名称一致
              value: fuseim.pri/ifs
            - name: NFS_SERVER
              # NFS服务器的ip地址
              value: 10.1.1.0
            - name: NFS_PATH
              # 修改为实际创建的共享挂载目录
              value: /nfs
      volumes:
        - name: nfs-client-root
          nfs:
            # NFS服务器的ip地址
            server: 10.154.2.154
            # 修改为实际创建的共享挂载目录
            path: /nfs
           
[root@k8s deploy]# kubectl create -f deployment.yaml
[root@k8s deploy]# kubectl get deploy
NAME                                   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nfs-client-provisioner                 1/1     1            1           10s

部署storageclass

[root@k8s deploy]# cat class.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: managed-nfs-storage
# 必须与deployment.yaml中的PROVISIONER_NAME一致
provisioner: fuseim.pri/ifs # or choose another name, must match deployment's env PROVISIONER_NAME'
parameters:
  archiveOnDelete: "false"
[root@k8s deploy]# kubectl create -f class.yaml
[root@k8s deploy]# kubectl get sc
NAME                  PROVISIONER         RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
managed-nfs-storage   fuseim.pri/ifs      Delete          Immediate           false                  15s

测试

测试pvc

[root@k8s deploy]# cat test-claim.yaml
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-claim
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "managed-nfs-storage"
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Mi
[root@k8s deploy]# kubectl create -f test-claim.yaml
[root@k8s deploy]# kubectl get pvc
NAME                                               STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
test-claim                                         Bound    pvc-938bb7ec-8a1f-44dd-afb8-2659e824564a   1Mi        RWX            managed-nfs-storage   10s

测试pod

[root@k8s deploy]# cat test-pod.yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: test-pod
spec:
  containers:
  - name: test-pod
    image: gcr.io/google_containers/busybox:1.24
    command:
      - "/bin/sh"
    args:
      - "-c"
      - "touch /mnt/SUCCESS && exit 0 || exit 1"
    volumeMounts:
      - name: nfs-pvc
        mountPath: "/mnt"
  restartPolicy: "Never"
  volumes:
    - name: nfs-pvc
      persistentVolumeClaim:
        claimName: test-claim
[root@k8s deploy]# kubectl create -f test-pod.yaml
[root@k8s deploy]# kubectl get pods 
NAME                                                    READY   STATUS        RESTARTS   AGE
test-pod                                                1/1     Running       0          12s

至此，完美！

附

NFS配置文件参数

by
https://github.com/kubernetes-retired/external-storage