參考文件：

1. Github project：https://github.com/heketi/heketi

2. MANAGING VOLUMES USING HEKETI：https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_gluster_storage/3.3/html/administration_guide/ch05s02

3. StorageClass：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/storage-classes/

4. StorageClass（中文）：https://k8smeetup.github.io/docs/concepts/storage/storage-classes/

5. Dynamic Volume Provisioning：https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/dynamic-provisioning/

6. nfs- provisioner：https://github.com/kubernetes-incubator/external-storage/tree/master/nfs

 一．Heketi簡介 

1. 簡介

Heketi是一個提供RESTful API管理GlusterFS卷的框架，便於管理員對GlusterFS進行操作：

1. 可以用於管理GlusterFS卷的生命週期;
2. 能夠在OpenStack，Kubernetes，Openshift等雲平臺上實現動態儲存資源供應（動態在GlusterFS叢集內選擇bricks構建volume）；
3. 支援GlusterFS多叢集管理。

2. 框架

1. Heketi支援GlusterFS多叢集管理；

2. 在叢集中通過zone區分故障域。

 二．環境 

1. 環境

Kubernetes與GlusterFS叢集已提前部署完成，請參考：

1. Kubernetes：https://www.cnblogs.com/netonline/tag/kubernetes/

2. GlusterFS：https://www.cnblogs.com/netonline/p/9102004.html

   注意：GlusterFS只需要安裝並啟動即可，不必組建受信儲存池（trusted storage pools）

Hostname	IP	Remark
kubenode1	172.30.200.21
kubenode2	172.30.200.22
kubenode3	172.30.200.23
heketi	172.30.200.80	selinux disabled
glusterfs01	172.30.200.81
glusterfs02	172.30.200.82
glusterfs03	172.30.200.83

2. 設定iptables

# 設定iptables，heketi預設以tcp8080埠提供RESTful API服務；
[root@heketi ~]# vim /etc/sysconfig/iptables
-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 8080 -j ACCEPT

[root@heketi ~]# service iptables restart

三．部署heketi

1. 安裝heketi

# 新增gluster yum源，預設yum源中無相關package；
# heketi：heketi服務；
# heketi-client：heketi客戶端/命令列工具
[root@heketi ~]# yum install -y centos-release-gluster
[root@heketi ~]# yum install -y heketi heketi-client

2. 配置heketi.json

# 注意紅色字型是修改部分
[root@heketi ~]# vim /etc/heketi/heketi.json 
{
  # 預設埠tcp8080
  "_port_comment": "Heketi Server Port Number",
  "port": "8080",

  # 預設值false，不需要認證
  "_use_auth": "Enable JWT authorization. Please enable for deployment",
  "use_auth": true,

  "_jwt": "Private keys for access",
  "jwt": {
    "_admin": "Admin has access to all APIs",
    "admin": {
      "key": "admin@123"
    },
    "_user": "User only has access to /volumes endpoint",
    "user": {
      "key": "user@123"
    }
  },

  "_glusterfs_comment": "GlusterFS Configuration",
  "glusterfs": {
    "_executor_comment": [
      "Execute plugin. Possible choices: mock, ssh",
      "mock: This setting is used for testing and development.",
      "      It will not send commands to any node.",
      "ssh:  This setting will notify Heketi to ssh to the nodes.",
      "      It will need the values in sshexec to be configured.",
      "kubernetes: Communicate with GlusterFS containers over",
      "            Kubernetes exec api."
],
# mock：測試環境下建立的volume無法掛載；
# kubernetes：在GlusterFS由kubernetes建立時採用
    "executor": "ssh",

    "_sshexec_comment": "SSH username and private key file information",
    "sshexec": {
      "keyfile": "/etc/heketi/heketi_key",
      "user": "root",
      "port": "22",
      "fstab": "/etc/fstab"
    },

    "_kubeexec_comment": "Kubernetes configuration",
    "kubeexec": {
      "host" :"https://kubernetes.host:8443",
      "cert" : "/path/to/crt.file",
      "insecure": false,
      "user": "kubernetes username",
      "password": "password for kubernetes user",
      "namespace": "OpenShift project or Kubernetes namespace",
      "fstab": "Optional: Specify fstab file on node.  Default is /etc/fstab"
    },

    "_db_comment": "Database file name",
    "db": "/var/lib/heketi/heketi.db",

    "_loglevel_comment": [
      "Set log level. Choices are:",
      "  none, critical, error, warning, info, debug",
      "Default is warning"
],
# 預設設定為debug，不設定時的預設值即是warning;
# 日誌資訊輸出在/var/log/message
    "loglevel" : "warning"
  }
}

3. 設定heketi免密訪問GlusterFS

# 選擇ssh執行器，heketi伺服器需要免密登陸GlusterFS叢集的各節點；
# -t：祕鑰型別；
# -q：安靜模式；
# -f：指定生成祕鑰的目錄與名字，注意與heketi.json的ssh執行器中"keyfile"值一致；
# -N：祕鑰密碼，””即為空
[root@heketi ~]# ssh-keygen -t rsa -q -f /etc/heketi/heketi_key -N ""

# heketi服務由heketi使用者啟動，heketi使用者需要有新生成key的讀賦權，否則服務無法啟動
[root@heketi ~]# chown heketi:heketi /etc/heketi/heketi_key

# 分發公鑰；
# -i：指定公鑰
[root@heketi ~]# ssh-copy-id -i /etc/heketi/heketi_key.pub [email protected]
[root@heketi ~]# ssh-copy-id -i /etc/heketi/heketi_key.pub [email protected]
[root@heketi ~]# ssh-copy-id -i /etc/heketi/heketi_key.pub [email protected]

4. 啟動heketi

# 通過yum安裝heketi，預設的systemd檔案有1處錯誤；
# /usr/lib/systemd/system/heketi.service檔案的”-config=/etc/heketi/heketi.json”應該修改為”--config=/etc/heketi/heketi.json”；
# 否則啟動時報”Error: unknown shorthand flag: 'c' in -config=/etc/heketi/heketi.json“錯，導致服務無法啟動
[root@heketi ~]# systemctl enable heketi
[root@heketi ~]# systemctl restart heketi
[root@heketi ~]# systemctl status heketi

# 驗證
[root@heketi ~]# curl http://localhost:8080/hello

四．設定GlusterFS叢集 

1. 建立topology.json檔案

# 通過topology.json檔案定義組建GlusterFS叢集；
# topology指定了層級關係：clusters-->nodes-->node/devices-->hostnames/zone；
# node/hostnames欄位的manage填寫主機ip，指管理通道，在heketi伺服器不能通過hostname訪問GlusterFS節點時間不能填寫hostname；
# node/hostnames欄位的storage填寫主機ip，指儲存資料通道，與manage可以不一樣；
# node/zone欄位指定了node所處的故障域，heketi通過跨故障域建立副本，提高資料高可用性質，如可以通過rack的不同區分zone值，建立跨機架的故障域；
# devices欄位指定GlusterFS各節點的碟符（可以是多塊盤），必須是未建立檔案系統的裸裝置
[root@heketi ~]# vim /etc/heketi/topology.json
{
    "clusters": [
        {
            "nodes": [
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "172.30.200.81"
                            ],
                            "storage": [
                                "172.30.200.81"
                            ]
                        },
                        "zone": 1
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb"
                    ]
                },
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "172.30.200.82"
                            ],
                            "storage": [
                                "172.30.200.82"
                            ]
                        },
                        "zone": 2
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb"
                    ]
                },
                {
                    "node": {
                        "hostnames": {
                            "manage": [
                                "172.30.200.83"
                            ],
                            "storage": [
                                "172.30.200.83"
                            ]
                        },
                        "zone": 3
                    },
                    "devices": [
                        "/dev/sdb"
                    ]
                }
            ]
        }
    ]
}

2. 通過topology.json組建GlusterFS叢集

# GlusterFS叢集各節點的glusterd服務已正常啟動，但不必組建受信儲存池；
# heketi-cli命令列也可手動逐層新增cluster，node，device，volume等；
# “--server http://localhost:8080”：localhost執行heketi-cli時，可不指定；
# ”--user admin --secret admin@123 “：heketi.json中設定了認證，執行heketi-cli時需要帶上認證資訊，否則報”Error: Invalid JWT token: Unknown user”錯
[root@heketi ~]# heketi-cli --server http://localhost:8080 --user admin --secret admin@123 topology load --json=/etc/heketi/topology.json

# 檢視heketi topology資訊，此時volume與brick等未建立；
# 通過”heketi-cli cluster info“可以檢視叢集相關資訊；
# 通過”heketi-cli node info“可以檢視節點相關資訊；
# 通過”heketi-cli device info“可以檢視device相關資訊
[root@heketi ~]# heketi-cli --user admin --secret admin@123 topology info

五．K8S叢集動態掛載GlusterFS儲存 

1. 基於StorageClass的動態儲存流程

kubernetes共享儲存供應模式：

1. 靜態模式(Static)：叢集管理員手工建立PV，在定義PV時需設定後端儲存的特性；

2. 動態模式(Dynamic)：叢集管理員不需要手工建立PV，而是通過StorageClass的設定對後端儲存進行描述，標記為某種"型別(Class)"；此時要求PVC對儲存的型別進行說明，系統將自動完成PV的建立及與PVC的繫結；PVC可以宣告Class為""，說明PVC禁止使用動態模式。

 基於StorageClass的動態儲存供應整體過程如下圖所示：

1. 叢集管理員預先建立儲存類（StorageClass）；

2. 使用者建立使用儲存類的持久化儲存宣告(PVC：PersistentVolumeClaim)；

3. 儲存持久化宣告通知系統，它需要一個持久化儲存(PV: PersistentVolume)；

4. 系統讀取儲存類的資訊；

5. 系統基於儲存類的資訊，在後臺自動建立PVC需要的PV；

6. 使用者建立一個使用PVC的Pod；

7. Pod中的應用通過PVC進行資料的持久化；

8. 而PVC使用PV進行資料的最終持久化處理。

2. 定義StorageClass

# provisioner：表示儲存分配器，需要根據後端儲存的不同而變更；
# reclaimPolicy: 預設即”Delete”，刪除pvc後，相應的pv及後端的volume，brick(lvm)等一起刪除；設定為”Retain”時則保留資料，需要手工處理
# resturl：heketi API服務提供的url；
# restauthenabled：可選引數，預設值為”false”，heketi服務開啟認證時必須設定為”true”；
# restuser：可選引數，開啟認證時設定相應使用者名稱；
# secretNamespace：可選引數，開啟認證時可以設定為使用持久化儲存的namespace；
# secretName：可選引數，開啟認證時，需要將heketi服務的認證密碼儲存在secret資源中；
# clusterid：可選引數，指定叢集id，也可以是1個clusterid列表，格式為”id1,id2”；
# volumetype：可選引數，設定卷型別及其引數，如果未分配卷型別，則有分配器決定卷型別；如”volumetype: replicate:3”表示3副本的replicate卷，”volumetype: disperse:4:2”表示disperse卷，其中‘4’是資料，’2’是冗餘校驗，”volumetype: none”表示distribute卷# 
[root@kubenode1 ~]# mkdir -p heketi
[root@kubenode1 ~]# cd heketi/
[root@kubenode1 heketi]# vim gluster-heketi-storageclass.yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: gluster-heketi-storageclass
provisioner: kubernetes.io/glusterfs
reclaimPolicy: Delete
parameters:
  resturl: "http://172.30.200.80:8080"
  restauthenabled: "true"
  restuser: "admin"
  secretNamespace: "default"
  secretName: "heketi-secret"
  volumetype: "replicate:2"

# 生成secret資源，其中”key”值需要轉換為base64編碼格式
[root@kubenode1 heketi]# echo -n "admin@123" | base64

# 注意name/namespace與storageclass資源中定義一致；
# 密碼必須有“kubernetes.io/glusterfs” type
[root@kubenode1 heketi]# cat heketi-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: heketi-secret
  namespace: default
data:
  # base64 encoded password. E.g.: echo -n "mypassword" | base64
  key: YWRtaW5AMTIz
type: kubernetes.io/glusterfs

# 建立secret資源
[root@kubenode1 heketi]# kubectl create -f heketi-secret.yaml 

# 建立storageclass資源；
# 注意：storageclass資源建立後不可變更，如修改只能刪除後重建
[root@kubenode1 heketi]# kubectl create -f gluster-heketi-storageclass.yaml

# 檢視storageclass資源
[root@kubenode1 heketi]# kubectl describe storageclass gluster-heketi-storageclass

3. 定義PVC

1）定義PVC

# 注意“storageClassName”的對應關係
[root@kubenode1 heketi]# vim gluster-heketi-pvc.yaml
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: gluster-heketi-pvc
spec:
  storageClassName: gluster-heketi-storageclass
  # ReadWriteOnce：簡寫RWO，讀寫許可權，且只能被單個node掛載；
  # ReadOnlyMany：簡寫ROX，只讀許可權，允許被多個node掛載；
  # ReadWriteMany：簡寫RWX，讀寫許可權，允許被多個node掛載；
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
requests:
  # 注意格式，不能寫“GB”
      storage: 1Gi

# 建立pvc資源
[root@kubenode1 heketi]# kubectl create -f gluster-heketi-pvc.yaml

2）檢視k8s資源

# 檢視PVC，狀態為”Bound”；
# “Capacity”為2G，是因為同步建立meta資料
[root@kubenode1 heketi]# kubectl describe pvc gluster-heketi-pvc

# 檢視PV詳細資訊，除容量，引用storageclass資訊，狀態，回收策略等外，同時給出GlusterFS的Endpoint與path；
[root@kubenode1 heketi]# kubectl get pv
[root@kubenode1 heketi]# kubectl describe pv pvc-532cb8c3-cfc6-11e8-8fde-005056bfa8ba

# 檢視endpoints資源，可以從pv資訊中獲取，固定格式：glusterfs-dynamic-PVC_NAME；
# endpoints資源中指定了掛載儲存時的具體地址
[root@kubenode1 heketi]# kubectl describe endpoints glusterfs-dynamic-gluster-heketi-pvc

3）檢視heketi

# volume與brick已經建立；
# 主掛載點（通訊）在glusterfs01節點，其餘兩個節點備選；
# 兩副本的情況下，glusterfs03節點並未建立brick
[root@heketi ~]# heketi-cli --user admin --secret admin@123 topology info

4）檢視GlusterFS節點

# 以glusterfs01節點為例
[root@glusterfs01 ~]# lsblk

[root@glusterfs01 ~]# df -Th

# 檢視volume的具體資訊：2副本的replicate卷；
# 另有”vgscan”，”vgdisplay”也可檢視邏輯卷組資訊等
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume list
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume info vol_308342f1ffff3aea7ec6cc72f6d13cd7

4. Pod掛載儲存資源

# 設定1個volume被pod引用，volume的型別為”persistentVolumeClaim”
[root@kubenode1 heketi]# vim gluster-heketi-pod.yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: gluster-heketi-pod
spec:
  containers:
  - name: gluster-heketi-container
    image: busybox
    command:
    - sleep
    - "3600"
    volumeMounts:
    - name: gluster-heketi-volume
      mountPath: "/pv-data"
      readOnly: false
  volumes:
  - name: gluster-heketi-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: gluster-heketi-pvc

# 建立pod
[root@kubenode1 heketi]# kubectl create -f gluster-heketi-pod.yaml

5. 驗證

# 在容器的掛載目錄中建立檔案
[root@kubenode1 heketi]# kubectl exec -it gluster-heketi-pod /bin/sh
/ # cd /pv-data
/pv-data # echo "This is a file!" >> a.txt
/pv-data # echo "This is b file!" >> b.txt
/pv-data # ls

# 在GlusterFS節點對應掛載目錄檢視建立的檔案；
# 掛載目錄通過”df -Th”或”lsblk”獲取
[root@glusterfs01 ~]# df -Th
[root@glusterfs01 ~]# cd /var/lib/heketi/mounts/vg_af339b60319a63a77b05ddbec1b21bbe/brick_d712f1543476c4198d3869c682cdaa9a/brick/
[root@glusterfs01 brick]# ls
[root@glusterfs01 brick]# cat a.txt 
[root@glusterfs01 brick]# cat b.txt

6. 驗證StorageClass的ReclaimPolicy

# 刪除Pod應用後，再刪除pvc
[root@kubenode1 heketi]# kubectl delete -f gluster-heketi-pod.yaml 
[root@kubenode1 heketi]# kubectl delete -f gluster-heketi-pvc.yaml

# k8s資源
[root@kubenode1 heketi]# kubectl get pvc
[root@kubenode1 heketi]# kubectl get pv
[root@kubenode1 heketi]# kubectl get endpoints

# heketi
[root@heketi ~]# heketi-cli --user admin --secret admin@123 topology info

# GlusterFS節點
[root@glusterfs01 ~]# lsblk
[root@glusterfs01 ~]# df -Th
[root@glusterfs01 ~]# gluster volume list

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