(翻)k8s v1.22新特性:卷的ReadWriteOncePod访问模式

卷的ReadWriteOncePod访问模式

Introducing Single Pod Access Mode for PersistentVolumes

Author: Chris Henzie (Google)

随着Kubernetes v1.22版本的更新,k8s为我们带来了一个新的alpha特性:存储卷新的访问方式 -> ReadWriteOncePod(单Pod访问类型的pvpvc),换句话来讲,
指定pvc访问类型为ReadWriteOncePod时,仅有一个Pod可以访问使用该pvc(持化卷声明)

ReadWriteOncePod是什么?有何应用场景?

当我们使用存储的时候,有很多不同的消费存储模式:

  • 多节点读写:如通过网络共享的文件系统(NFS、Cephfs)
  • 单节点读写:高度敏感的存储数据
  • 多点只读

k8s世界,可通过对存储卷(pv、pvc)指定Access Modes(访问模式),实现对存储的消费方式。

如多节点读写:

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: shared-cache
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany # Allow many pods to access shared-cache simultaneously.
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

Kubernetes v1.22版本之前,对存储卷有三种方式:

  1. ReadWriteOnce:单节点读写
  2. ReadOnlyMany :多节点只读
  3. ReadWriteMany:多节点读写

以上三种对存储卷访问方式的控制,是通过kube-controller-managerkubelet组件实现。

ReadWriteOncePod原理

Kubernetes v1.22提供了第四种访问PV、PVC的访问模式:ReadWriteOncePod(单一Pod访问方式)

当你创建一个带有pvc访问模式为ReadWriteOncePodPod A时,Kubernetes确保整个集群内只有一个Pod可以读写该PVC

此时如果你创建Pod B并引用了与Pod A相同的PVC(ReadWriteOncePod)时,那么Pod B会由于该pvcPod A引用而启动失败。


Pod B事件可能如下:

Events:
  Type     Reason            Age   From               Message
  ----     ------            ----  ----               -------
  Warning  FailedScheduling  1s    default-scheduler  0/1 nodes are available: 1 node has pod using PersistentVolumeClaim with the same name and ReadWriteOncePod access mode.

乍一看,是不是觉得与ReadWriteOnce访问模式很像?但其实并不一样。

对比ReadWriteOnce访问模式

  • ReadWriteOnce:该访问模式约束仅有一个node节点可以访问pvc。换句话来说,同一node节点的不同pod是可以对同一pvc进行读写的

这种访问模式对于一些应用是存在隐患的,特别是对数据有写入安全(同一时间仅有一个写操作)要求的应用。

ReadWriteOncePod的出现,解决了上述隐患。

我们如何使用ReadWriteOnce?

ReadWriteOncePod方式模式是Kubernetes v1.22版本的alpha特性,并且只支持CSI类型的卷

  1. k8s版本需为v1.22+
  2. 首先需要k8s集群需添加该特性门控(k8salpha功能特性默认关闭,beta功能特性默认开启)

涉及服务组件:

  • kube-apiserver
  • kube-scheduler
  • kubelet
--feature-gates="...,ReadWriteOncePod=true"
  1. 升级csi边车,版本要求如下:
  • csi-provisioner:v3.0.0+
  • csi-attacher:v3.3.0+
  • csi-resizer:v1.3.0+

使用样例

  • pvc声明样例
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: single-writer-only
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOncePod # Allow only a single pod to access single-writer-only.
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

如果您的存储插件支持动态配置(StorageClass),那么将使用ReadWriteOncePod访问模式创建新的PersistentVolumes

变更现有卷访问模式为ReadWriteOnce

您可以变更现有PVC访问模式为ReadWriteOncePod访问模式。接下来我们通过一个迁移样例,了解迁移的流程。

样例信息:

  • pv: cat-pictures-pv
  • pvc: cat-pictures-pvc
  • Deployment: cat-pictures-writer
  • 命名空间: default

三者关系为:名为cat-pictures-writerDeployment,声明挂载了一个名为cat-pictures-pvcpvc,该pvc对应的pv
cat-pictures-pv

step1: 变更pv回收策略

变更cat-pictures-pv的回收策略为Retain,确保删除pvc时,对应的pv不会被删除

kubectl patch pv cat-pictures-pv -p '{"spec":{"persistentVolumeReclaimPolicy":"Retain"}}'

step2: 停止Deployment下所有工作负载(缩容至0)

kubectl scale --replicas=0 deployment cat-pictures-writer

step3: 删除cat-pictures-pvc

kubectl delete pvc cat-pictures-pvc

step4: 清理cat-pictures-pvspec.claimRef.uid属性,确保重新创建pvc时可以绑定新的pvc

kubectl patch pv cat-pictures-pv -p '{"spec":{"claimRef":{"uid":""}}}'

step5: 变更cat-pictures-pv的访问模式为ReadWriteOncePod

kubectl patch pv cat-pictures-pv -p '{"spec":{"accessModes":["ReadWriteOncePod"]}}'

注意ReadWriteOncePod不能与其他访问模式结合使用,确保ReadWriteOncePodPV的唯一访问模式,否则无法成功绑定。

step6: 变更cat-pictures-pvc的访问模式为ReadWriteOncePod(且唯一)

  • 未配置StorageClass情况需手动创建pvc
kubectl apply -f cat-pictures-pvc.yaml
kubectl apply -f cat-pictures-writer-deployment.yaml
  • 若配置StorageClass仅需变更Deployment中的pvc访问模式

step7: 变更PV回收方式由RetainDelete

kubectl patch pv cat-pictures-pv -p '{"spec":{"persistentVolumeReclaimPolicy":"Delete"}}'

step8: 恢复cat-pictures-writer工作负载实例数

kubectl scale --replicas=1 deployment cat-pictures-writer

哪些卷插件支持ReadWriteOncePod?

只有CSI类型存储驱动支持,原生卷插件(如Hostpath)并不支持ReadWriteOncePod模式, 因为原生卷插件作为CSI迁移的一部分正在被弃用,
ReadWriteOncePod达到beta版本时,原生卷插件可能会被k8s原生支持。

绝大多数生产环境,都会使用第三方CSI插件(Ceph CSI),很少会使用原生卷插件类型。

作为CSI提供者,如何支持ReadWriteOncePod?

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