Kubernetes 1.5通过Ceph实现有状态容器

　　在上一篇博文，我们通过kubernetes的devlopment和service完成了sonarqube的部署。看起来已经可用，但是仍然有一个很大的问题。我们知道，像mysql这种数据库是需要保存数据而且不能让数据丢失的。而容器恰恰是一旦退出，所有数据都会丢失。我们的mysql-sonar容器一旦重启，那么我们后续对sonarqube做的任何设置都会丢失。所以我们必须找到一种方法能让mysql-sonar容器中的mysql数据保存下来。kubernetes提供多种持久化数据的方案，包括使用hostPath,nfs,flocker,glusterfs,rbd等等。我们就使用ceph提供的rbd块存储来实现kubernetes的持久化存储。

要使用ceph作为存储，首先得安装ceph，我这里简单罗列下通过ceph-deploy安装ceph的过程，先说下运行环境：

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

在所有机器上配置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

然后在所有机器上配置ntp时间同步，具体操作不做说明。

配置admin-node到其他各节点的ssh免密访问。我这里图省事，直接使用root来完成后续操作，但在官方的标准安装中，要求使用普通帐号来完成，且这个帐号不能命名为ceph，因为ceph是默认启动ceph守护进程的帐户。给出一个示例：

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

要求所有的cephadmin有免密sudo的权限：
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

然后使用这个帐户完成相互之间的ssh免密访问

最后在admin-node上编辑~/.ssh/config，内容示例如下：

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：

安装ceph-deploy

yum install -y ceph-deploy

mkdir ceph-cluster    #创建部署目录，会在该目录生成一些必要的配置文件

cd ceph-cluster

如果之前安装过ceph，官方推荐使用如下命令获得一个干净的环境：
ceph-deploy purgedata server-236 server-227
ceph-deploy forgetkeys
ceph-deploy purge server-236 server-227

创建一个ceph cluster:

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

上面命令执行完成以后，会在当前目录合成一些辅助文件，其中ceph.conf默认内容如下：
[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

我额外添加如下几行内容：

public_network=10.5.10.0/24    #定义互相通信的公有网络
mon_clock_drift_allowed = 2    #定义多个mon节点之间时间的误差为2s
osd_pool_default_size = 2    #定义最少可以允许有两个osd，默认是3个，如果节点数量足够，可不用修改

#以下三行配置都是为解决数据节点的存储盘为ext4文件系统时，解决“ERROR: osd init failed: (36) File name too long”错误的。ceph官方推荐存储盘使用xfs文件系统，但在有些特定的场合下，我们只能使用ext4文件系统。

osd_max_object_name_len = 256
osd_max_object_namespace_len = 64
filestore_xattr_use_omap = true

执行安装ceph：

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

也可以直接在所有节点上执行如下操作：
yum install -y ceph ceph-radosgw

初始化mon-node：

ceph-deploy mon create-initial

这一过程执行完成以后，会在当前目录出现若干*.keyring文件，这是ceph组件间进行安全访问时所需要的

这时可以在各节点通过ps -ef | grep ceph来查看ceph-mon相关进程的运行状况:

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：

启动Osd-node可以分为两步：prepare和activate。osd-node是真正存储数据的节点，我们需要为ceph-osd提供独立存储空间，一般是一个独立的disk，但也可以使用目录取代。

在两个osd-node节点上分别创建用于存储的目录：

ssh server-236
mkdir /data/osd0
exit

ssh server-227
mkdir /data/osd1
exit

执行如下操作：

#prepare操作会在上面创建的两个目录里创建一些后续activate激活以及osd运行时所需要的文件
ceph-deploy osd prepare server-236:/data/osd0 server-227:/data/osd1

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

执行完以后，通常会抛出类似如下错误：

[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

这是因为ceph默认的守护进程的用户是ceph，无论是使用普通的ceph-admin创建的目录还是使用root创建的目录，ceph都没有访问权限。
所以需要在osd-node上再做一个授权：

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

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

往各节点同步配置文件：

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

注意，如果配置文件有修改，需要重新执行同步操作，并重新执行activate操作

通过如下指令查看集群状态：

ceph -s
ceph osd tree

当ceph集群安装完成以后，我们就要创建相应的rbd块用于kubernetes存储。创建块设备之前，需要先创建存储池，ceph提供了一个叫做rbd的默认存储池。我们再创建一个kube的存储专门用来存储kubernetes使用的块设备，后续的操作都在client-node上执行：

ceph osd pool create kube 100 100    #后面两个100分别为pg-num和pgp-num

在kube存储池创建一个映像文件，就叫mysql-sonar，该映像文件的大小为5GB：

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

注意，上面的命令，在我的环境下，如果不使用--image-feature layering，会抛出如下异常：

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

这是因为我目前centos 7.2的内核还不支持ceph的一些新特性。

将上面创建的映象文件映射为块设备：

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

至此，ceph上的操作就完成了。

接下来我们看下如何在kubernetes上使用上面ceph创建的块设备。

我们可以在kubernetes的源码文件的examples/volumes/rbd目录下找到相关示例文件如下：

[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就是一个将rbd设备挂载为一个kubernetes volumes的示例文件。rbd-with-secret.json是使用secret的方式挂载ceph rbd的示例文件。ceph-secret.yaml是一个secret的示例文件。

我们可以先查看下ceph-secret.yaml文件：

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

我们只需要修改最后一行的key值。这个值通过base64进行过加密处理。处理前的值可以通过如下命令在ceph上获得：

ceph auth get-key client.admin

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

我们拿到这个key，然后做base64处理：

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

所以我们修改后的ceph-secret.yaml内容如下：

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

创建一个secret：

kubectl create -f ceph-secret

由于直接使用volumes方式挂载的数据文件生命周期与pod一样，随着pod的释放而释放。所以在这里不推荐直接使用volumes的方式挂载，而使用pv的方式挂载。

我们先创建一个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

创建一个5GB大小的pv：

kubectl create -f mysql-sonar-pv.yml

再创建一个pvc文件：

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

创建一个pvc：

kubectl create -f mysql-sonar-pvc.yml

最后我们修改上篇博文中创建的mysql-sonar-dm.yml文件，内容如下：

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

创建mysql pod：

kubectl create -f mysql-sonar-dm.yml

这样我们就创建了一个数据持久化的pod。我们可以通过往数据库上写入一些数据，然后再删除掉pod，再重新创建一个pod的方式来测试数据是否丢失。

需要说明的是，如果在创建容器的时候，rbd设备没有事先创建，或者我们在测试的时候，删除当前pod，但又还没完全删除的时候启动了一个新pod，这个pod就会一直处于ContainerCreating状态，这个时候kubelet日志会有相关报错。具体可以参考：http://tonybai.com/2016/11/07/integrate-kubernetes-with-ceph-rbd/

还需要说明的一点，必须在所有node节点上安装ceph-common包，否则，在启动容器时会出现类似如下报错：

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