1、NFS介绍

NFS是Network File System的简写，即网络文件系统，NFS是FreeBSD支持的文件系统中的一种。NFS基于RPC(Remote Procedure Call)远程过程调用实现，其允许一个系统在网络上与它人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序就可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。NFS是一个非常稳定的，可移植的网络文件系统。具备可扩展和高性能等特性，达到了企业级应用质量标准。由于网络速度的增加和延迟的降低，NFS系统一直是通过网络提供文件系统服务的有竞争力的选择 。

1.1 nfs原理

NFS 使用RPC(Remote Procedure Call)的机制进行实现，RPC使得客户端可以调用服务端的函数。同时，由于有 VFS 的存在，客户端可以像使用其它普通文件系统一样使用 NFS 文件系统。经由操作系统的内核，将 NFS 文件系统的调用请求通过 TCP/IP 发送至服务端的 NFS 服务。NFS服务器执行相关的操作，并将操作结果返回给客户端。

NFS服务主要进程包括：

• rpc.nfsd：最主要的NFS进程，管理客户端是否可登录
• rpc.mountd：挂载和卸载NFS文件系统，包括权限管理
• rpc.lockd：非必要，管理文件锁，避免同时写出错
• rpc.statd：非必要，检查文件一致性，可修复文件

nfs的关键工具包括：

• 主要配置文件：/etc/exports；
• NFS文件系统维护命令：/usr/bin/exportfs；
• 共享资源的日志文件： /var/lib/nfs/*tab；
• 客户端查询共享资源命令： /usr/sbin/showmount；
• 端口配置： /etc/sysconfig/nfs。

1.2 共享配置

在NFS服务器端的主要配置文件为/etc/exports时，通过此配置文件可以设置共享文件目录。每条配置记录由NFS共享目录、NFS客户端地址和参数这3部分组成，格式如下：

[NFS共享目录] [NFS客户端地址1(参数1,参数2,参数3……)] [客户端地址2(参数1,参数2,参数3……)]

• NFS共享目录：服务器上共享出去的文件目录；
• NFS客户端地址：允许其访问的NFS服务器的客户端地址，可以是客户端IP地址，也可以是一个网段(192.168.64.0/24)；
• 访问参数：括号中逗号分隔项，主要是一些权限选项。

1）访问权限参数

序号	选项	描述
1	ro	客户端对于共享文件目录为只读权限。（默认设置）
2	rw	客户端对共享文件目录具有读写权限。

2）用户映射参数

序号	选项	描述
1	root_squash	使客户端使用root账户访问时，服务器映射为服务器本地的匿名账号。
2	no_root_squash	客户端连接服务端时如果使用的是root的话，那么也拥有对服务端分享的目录的root权限。
3	all_squash	将所有客户端用户请求映射到匿名用户或用户组（nfsnobody）。
4	no_all_squash	与上相反（默认设置）。
5	anonuid=xxx	将远程访问的所有用户都映射为匿名用户，并指定该用户为本地用户（UID=xxx）。
6	anongid=xxx	将远程访问的所有用户组都映射为匿名用户组账户，并指定该匿名用户组账户为本地用户组账户（GID=xxx）。

3）其它配置参数

序号	选项	描述
1	sync	同步写操作，数据写入存储设备后返回成功信息。（默认设置）
2	async	异步写操作，数据在未完全写入存储设备前就返回成功信息，实际还在内存。
3	wdelay	延迟写入选项，将多个写操请求合并后写入硬盘，减少I/O次数，NFS非正常关闭数据可能丢失（默认设置）。
4	no_wdelay	与上相反，不与async同时生效，如果NFS服务器主要收到小且不相关的请求，该选项实际会降低性能。
5	subtree	若输出目录是一个子目录，则nfs服务器将检查其父目录的权限(默认设置)；
6	no_subtree	即使输出目录是一个子目录，nfs服务器也不检查其父目录的权限，这样可以提高效率
7	secure	限制客户端只能从小于1024的tcp/ip端口连接nfs服务器（默认设置）。
8	insecure	允许客户端从大于1024的tcp/ip端口连接服务器。

 

2、nfs服务端配置

在nfs作为网络文件存储系统前，首先，需要安装nfs和rpcbind服务；接着，需要创建使用共享目录的用户；然后，需要对共享目录进行配置，这是其中相对重要和复杂的一个步骤；最后，需要启动rpcbind和nfs服务，以供应用使用。

2.1 安装nfs服务

1）通过yum目录安装nfs服务和rpcbind服务：

$ yum -y install nfs-utils rpcbind

2）检查nfs服务是否正常安装

$ rpcinfo -p localhost

2.2 创建用户

为NFS服务其添加用户，并创建共享目录，以及设置用户设置共享目录的访问权限：

$ useradd -u nfs

$ mkdir -p /nfs-share $ chmod a+w /nfs-share

2.3 配置共享目录

在nfs服务器中为客户端配置共享目录：

$ echo "/nfs-share *(rw,async,no_root_squash)" >> /etc/exports

通过执行如下命令是配置生效：

$exportfs -r

2.4 启动服务

1）由于必须先启动rpcbind服务，再启动nfs服务，这样才能让nfs服务在rpcbind服务上注册成功：

$ systemctl start rpcbind

2）启动nfs服务：

$ systemctl start nfs-server

3）设置rpcbind和nfs-server开机启动：

$ systemctl enable rpcbind $ systemctl enable nfs-server

2.5 检查nfs服务是否正常启动

$ showmount -e localhost $ mount -t nfs 127.0.0.1:/data /mnt

3、nfs作为volume

nfs可以直接作为存储卷使用，下面是一个redis部署的YAML配置文件。在此示例中，redis在容器中的持久化数据保存在/data目录下；存储卷使用nfs，nfs的服务地址为：192.168.8.150，存储路径为：/k8s-nfs/redis/data。容器通过volumeMounts.name的值确定所使用的存储卷。

apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2 kind: Deployment metadata:   name: redis spec:   selector:     matchLabels:       app: redis   revisionHistoryLimit: 2   template:     metadata:       labels:         app: redis     spec:       containers:       # 应用的镜像       - image: redis         name: redis         imagePullPolicy: IfNotPresent         # 应用的内部端口         ports:         - containerPort: 6379           name: redis6379         env:         - name: ALLOW_EMPTY_PASSWORD           value: "yes"         - name: REDIS_PASSWORD           value: "redis"    # 持久化挂接位置，在docker中          volumeMounts:         - name: redis-persistent-storage           mountPath: /data       volumes:       # 宿主机上的目录       - name: redis-persistent-storage         nfs:           path: /k8s-nfs/redis/data           server: 192.168.8.150

4、nfs作为PersistentVolum

在Kubernetes当前版本的中，可以创建类型为nfs的持久化存储卷，用于为PersistentVolumClaim提供存储卷。在下面的PersistenVolume YAML配置文件中，定义了一个名为nfs-pv的持久化存储卷，此存储卷提供了5G的存储空间，只能由一个PersistentVolumClaim进行可读可写操作。此持久化存储卷使用的nfs服务器地址为192.168.5.150，存储的路径为/tmp。

apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata:   name: nfs-pv spec:   capacity:     storage: 5Gi   volumeMode: Filesystem   accessModes: - ReadWriteOnce   persistentVolumeReclaimPolicy: Recycle storageClassName: slow mountOptions: - hard - nfsvers=4.1 # 此持久化存储卷使用nfs插件  nfs: # nfs共享目录为/tmp  path: /tmp # nfs服务器的地址 server: 192.168.5.150

通过执行如下的命令可以创建上述持久化存储卷：

$ kubectl create -f {path}/nfs-pv.yaml

存储卷创建成功后将处于可用状态，等待PersistentVolumClaim使用。PersistentVolumClaim会通过访问模式和存储空间自动选择合适存储卷，并与其进行绑定。

5、nfs作为动态存储提供

5.1 部署nfs-provisioner

为nfs-provisioner实例选择存储状态和数据的存储卷，并将存储卷挂接到容器的/export 命令。

...  volumeMounts:     - name: export-volume       mountPath: /export volumes:   - name: export-volume     hostPath:       path: /tmp/nfs-provisioner ...

为StorageClass选择一个供应者名称，并在deploy/kubernetes/deployment.yaml进行设置。

args:   - "-provisioner=example.com/nfs" ...

完整的deployment.yaml文件内容如下：

kind: Service apiVersion: v1 metadata:   name: nfs-provisioner   labels:     app: nfs-provisioner spec:   ports:     - name: nfs       port: 2049     - name: mountd       port: 20048     - name: rpcbind       port: 111     - name: rpcbind-udp       port: 111       protocol: UDP   selector:     app: nfs-provisioner --- apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata:   name: nfs-provisioner spec:   replicas: 1   strategy:     type: Recreate   template:     metadata:       labels:         app: nfs-provisioner     spec:       containers:         - name: nfs-provisioner           image: quay.io/kubernetes_incubator/nfs-provisioner:v1.0.8           ports:             - name: nfs               containerPort: 2049             - name: mountd               containerPort: 20048             - name: rpcbind               containerPort: 111             - name: rpcbind-udp               containerPort: 111               protocol: UDP           securityContext:             capabilities:               add:                 - DAC_READ_SEARCH                 - SYS_RESOURCE           args: # 定义提供者的名称，存储类通过此名称指定提供者             - "-provisioner=nfs-provisioner"           env:             - name: POD_IP               valueFrom:                 fieldRef:                   fieldPath: status.podIP             - name: SERVICE_NAME               value: nfs-provisioner             - name: POD_NAMESPACE               valueFrom:                 fieldRef:                   fieldPath: metadata.namespace           imagePullPolicy: "IfNotPresent"           volumeMounts:             - name: export-volume               mountPath: /export       volumes:         - name: export-volume           hostPath:             path: /srv

在设置好deploy/kubernetes/deployment.yaml文件后，通过kubectl create命令在Kubernetes集群中部署nfs-provisioner。

$ kubectl create -f {path}/deployment.yaml

5.2 创建StorageClass

下面是example-nfs的StorageClass配置文件，此配置文件定义了一个名称为nfs-storageclass的存储类，此存储类的提供者为nfs-provisioner。

apiVersion: storage.k8s.io/v1 kind: StorageClass metadata: name: nfs-storageclass provisioner: nfs-provisioner

通过kubectl create -f命令使用上面的配置文件创建：

$ kubectl create -f deploy/kubernetes/class.yaml

storageclass “example-nfs” created

在存储类被正确创建后，就可以创建PersistenetVolumeClaim来请求StorageClass，而StorageClass将会为PersistenetVolumeClaim自动创建一个可用PersistentVolume。

5.3 创建PersistenetVolumeClaim

PersistenetVolumeClaim是对PersistenetVolume的声明，即PersistenetVolume为存储的提供者，而PersistenetVolumeClaim为存储的消费者。下面是PersistentVolumeClaim的YAML配置文件，此配置文件通过metadata.annotations[].volume.beta.kubernetes.io/storage-class字段指定所使用的存储储类。

在此配置文件中，使用nfs-storageclass存储类为PersistenetVolumeClaim创建PersistenetVolume，所要求的PersistenetVolume存储空间大小为1Mi，可以被多个容器进行读取和写入操作。

apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: nfs-pvc annotations: volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "nfs-storageclass" spec: accessModes: - ReadWriteMany resources: requests: storage: 1Mi

通过kubectl create命令创建上述的持久化存储卷声明：

$ kubectl create -f {path}/claim.yaml

 5.4 创建使用PersistenVolumeClaim的部署

 在这里定义名为busybox-deployment的部署YAML配置文件，使用的镜像为busybox。基于busybox镜像的容器需要对/mnt目录下的数据进行持久化，在YAML文件指定使用名称为nfs的PersistenVolumeClaim对容器的数据进行持久化。

# This mounts the nfs volume claim into /mnt and continuously # overwrites /mnt/index.html with the time and hostname of the pod.  apiVersion: v1 kind: Deployment metadata:  name: busybox-deployment spec:  replicas: 2  selector:    name: busybox-deployment template:    metadata:      labels:        name: busybox-deployment    spec:      containers:      - image: busybox        command:          - sh          - -c          - 'while true; do date > /mnt/index.html; hostname >> /mnt/index.html; sleep $(($RANDOM % 5 + 5)); done'        imagePullPolicy: IfNotPresent        name: busybox        volumeMounts:          # name must match the volume name below           - name: nfs            mountPath: "/mnt"      #  volumes:      - name: nfs        persistentVolumeClaim:          claimName: nfs-pvc

通过kubectl create创建busy-deployment部署：

$ kubectl create -f {path}/nfs-busybox-deployment.yaml

本文转自中文社区-kunbernetes-基于NFS的存储