Container Service for Kubernetes:NAS 永続ボリュームの CNFS による自動スケールアウト

仕組み

NAS 永続ボリュームの自動スケーリングは、storage-operator コンポーネントによって処理され、ビジネスコードの変更は不要です。コアワークフローは次のとおりです。

ポリシーの定義: storage-operator にスケールアウトの指示を提供するために、StorageAutoScalerPolicy リソースを作成します。ポリシーには、ターゲット PersistentVolumeClaim (PVC)、トリガー条件、およびスケールアウトアクションが含まれます。 PVC で使用される StorageClass には、allowVolumeExpansion: true が構成されている必要があります。 継続的なモニタリング: storage-operator は、ポリシーに基づいてターゲット PVC のリアルタイムストレージ使用量を継続的にモニタリングします。 スケールアウトのトリガー: トリガー条件が満たされると、storage-operator は自動的に PVC にスケールアウト要求を送信します。 スケールアウトの実行: 要求は Container Storage Interface (CSI) ドライバーによって処理されます。その後、基盤となる Alibaba Cloud NAS サービスが実際のファイルシステムのスケールアウト操作を実行します。 ステータスの同期: スケールアウトが完了すると、PVC のステータスは新しい容量を反映するように自動的に更新されます。

ステップ 1: NAS 永続ボリュームのスケールアウトポリシーの定義

スケールアウトポリシーの定義は、自動スケーリングの中心です。このステップでは、トリガー条件とスケールアウト動作を指定するポリシーを作成します。

次の YAML テンプレートを使用して、StorageAutoScalerPolicy を作成します。

このポリシーは、default または nginx 名前空間内の app: nginx というラベルが付いた PVC の容量使用量が 80% を超えたときに、自動スケーリング操作をトリガーします。各スケールアウトは、現在の容量を 100% 増加させ、最大 200 GiB まで拡張します。

cat << EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: storage.alibabacloud.com/v1alpha1
kind: StorageAutoScalerPolicy
metadata:
  name: hybrid-expand-policy
spec:
   # Apply this policy to matching PVCs using a label selector.
  pvcSelector:
    matchLabels:
      app: nginx  # Must be the same as the labels configured for the PVC and deployment.
   # The namespaces where the policy takes effect.
  namespaces:
    - default
    - nginx
   # The conditions that trigger a scale-out.
  conditions:
    - name: condition1
      key: volume-capacity-used-percentage  # Monitoring metric: capacity usage percentage.
      operator: Gt  # Comparison operator: Gt (Greater than).
      values:
        - "80"   # Threshold: 80%.
   # The actions to perform when the conditions are met.
  actions:
    - name: action1
      type: volume-expand  # Action type: scale out.
      params:
        scale: 100%   # Scaling step size: Increase by 100% of the current capacity.
        limits: 200Gi   # Capacity limit: The total capacity after scaling out cannot exceed 200 GiB.
EOF

ステップ 2: StorageClass の作成

既存の NAS ファイルシステムに基づいて永続ボリュームを動的に作成するためのストレージテンプレートを定義するために、StorageClass を作成します。永続ボリューム (PV) の明確な容量ベースラインを提供するために、allowVolumeExpansion パラメーターを true に設定する必要があります。自動スケーリングポリシーは、このベースラインに依存して使用量を計算します。

cat << EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: alibabacloud-cnfs-nas  # The name of the StorageClass. It will be referenced in the PVC later.
mountOptions:
- nolock,tcp,noresvport
- vers=3
parameters:
  volumeAs: subpath
  # The server field format is <nas-server-address>:/<path>.
  server: "0cd8b4a576-g****.cn-hangzhou.nas.aliyuncs.com:/k8s"
  archiveOnDelete: "true"
provisioner: nasplugin.csi.alibabacloud.com
reclaimPolicy: Retain
# Must be set to true to enable volume expansion. This is a prerequisite for the auto-scaling feature.
allowVolumeExpansion: true
EOF

パラメーターの詳細については、「CNFS を使用した NAS ファイルシステムの管理」をご参照ください。

ステップ 3: アプリケーションと関連 PVC のデプロイ

ポリシーを作成したら、ポリシーを対応する PVC に関連付けるために、一致するラベルを持つアプリケーションをデプロイする必要があります。

次の YAML テンプレートを使用して、PVC と Deployment を作成します。両方のオブジェクトの labels (app: nginx) が、ポリシーの pvcSelector.matchLabels 構成と正確に一致していることを確認してください。

cat << EOF | kubectl apply -f -
kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: cnfs-nas-pvc
  labels:
    app: nginx   # Must be the same as the pvcSelector.matchLabels configuration in the scale-out policy.
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  # Reference the StorageClass created earlier.
  storageClassName: alibabacloud-cnfs-nas
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: cnfs-nas-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx  # Must be the same as the pvcSelector.matchLabels configuration in the scale-out policy.
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: anolis-registry.cn-zhangjiakou.cr.aliyuncs.com/openanolis/nginx:1.14.1-8.6
        volumeMounts:
        - mountPath: "/data"
          name: cnfs-nas-pvc
      volumes:
      - name: cnfs-nas-pvc
        persistentVolumeClaim:
          claimName: cnfs-nas-pvc
EOF

ステップ 4: 自動スケーリング結果の確認

ポリシーがデプロイされたら、アナログデータを書き込んでスケールアウトをトリガーします。その後、関連イベントとモニタリングメトリックを監視して、ポリシーが有効であることを確認します。

1. default 名前空間内のすべての Pod を表示します。

   kubectl get pods -l app=nginx

   期待される出力:

   NAME                                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   cnfs-nas-deployment-56dbcc7fb7-wh79z   1/1      Running            0          20m

2. アプリケーション Pod にログインし、マウントされたディレクトリに 20 GiB のテストデータを書き込みます。これにより、ストレージ使用量が 80% のしきい値を超えます。

   書き込み操作には、ネットワークスループットやバックエンドストレージパフォーマンスなどの要因に応じて、時間がかかる場合があります。

   kubectl exec -it <POD_NAME> -- dd if=/dev/zero of=/data/testfile bs=1G count=20

3. スケールアウトをトリガーしたイベントを表示します。

   kubectl get events | grep cnfs-nas-pvc

   スケールアウトがトリガーされると、システムは関連イベントを生成します。期待される出力には、StartExpand や VolumeResizeSuccessful などのイベントが含まれるはずです。これらのイベントは、スケールアウトが正常にトリガーおよび完了し、容量が 20 GiB から 40 GiB にスケールアウトされたことを示します。

   12s         Warning   StartExpand                  persistentvolumeclaim/cnfs-nas-pvc          Start to expand of pvc cnfs-nas-pvc from 20Gi to 40Gi, usedCapacityPercentage:99%, freeSize:204MB.
   12s         Normal    ExternalExpanding            persistentvolumeclaim/cnfs-nas-pvc          waiting for an external controller to expand this PVC
   12s         Normal    Resizing                     persistentvolumeclaim/cnfs-nas-pvc          External resizer is resizing volume nas-462db2b2-717d-44fe-b0b6-fb4db03a****
   12s         Normal    VolumeResizeSuccessful       persistentvolumeclaim/cnfs-nas-pvc          Resize volume succeeded

   kubectl get pvc を実行して、PVC の容量が更新されたかどうかを確認することもできます。

4. CSI NAS モニタリングダッシュボードで永続ボリュームの使用状況情報を表示します。

   Alibaba Cloud Prometheus Monitoring を有効にする必要があります。

   2. [Prometheus Monitoring] ページで、[Storage Monitoring] タブをクリックし、次に [CSI NAS] タブをクリックします。

   3. [CSI NAS] ダッシュボードで、NAS 永続ボリュームが配置されている [名前空間] および [PVC 名] を選択します。その後、[合計容量] エリアで NAS 永続ボリュームの現在の容量を表示できます。

      この例では、[Namespace] を default に、[PVC] を cnfs-nas-pvc に設定します。

      上記の図は、スケールアウトが 10:23:30 にトリガーされ、スケールアウト後の容量が 100 GiB であることを示しています。

本番環境での推奨事項

本番環境で NAS 永続ボリュームの自動スケーリング機能をより効果的に使用するには、次のベストプラクティスに従ってください。