Uso de la versión preliminar de Azure Container Storage con NVMe local y replicación de volúmenes

Azure Container Storage es un servicio de administración, implementación y orquestación de volúmenes basado en la nube creado de forma nativa para contenedores. En este artículo se muestra cómo configurar Azure Container Storage para que use disco efímero con NVMe local y replicación de volúmenes como almacenamiento back-end para las cargas de trabajo de Kubernetes. Al final, tendrá un pod que usa NVMe local como almacenamiento. La replicación copia datos entre volúmenes en distintos nodos y restaura un volumen cuando se pierde una réplica, lo que proporciona resistencia para el disco efímero.

¿Qué es un disco efímero?

Cuando su aplicación necesita una latencia de almacenamiento inferior al milisegundo, puede usar Disco efímero con Azure Container Storage para satisfacer sus requisitos de rendimiento. Efímero significa que los discos se implementan en la máquina virtual (VM) local que hospeda el clúster de AKS y no se guardan en un servicio de almacenamiento de Azure. Los datos se perderán en estos discos si detiene o desasigna la máquina virtual.

Hay dos tipos de disco efímero disponibles: NVMe y SSD temporal. NVMe está diseñado para la transferencia de datos de alta velocidad entre el almacenamiento y la CPU. Elija NVMe cuando la aplicación requiera mayor IOPS y rendimiento que el SSD temporal, o si la carga de trabajo requiere replicación. La replicación no se admite actualmente para SSD temporal.

Requisitos previos

• Si no tiene una suscripción a Azure, cree una cuenta gratuita antes de empezar.

• En este artículo se necesita la versión más reciente de la CLI de Azure (2.35.0 o posteriores). Consulte Cómo instalar la CLI de Azure. Si usa el entorno de Bash en Azure Cloud Shell, ya está instalada la versión más reciente. Si tiene previsto ejecutar los comandos localmente en lugar de en Azure Cloud Shell, asegúrese de ejecutarlos con privilegios administrativos. Para más información, consulte Introducción a Azure Cloud Shell.

• Necesitará el cliente de línea de comandos de Kubernetes, kubectl. Ya está instalado si usa Azure Cloud Shell o puede instalarlo de manera local ejecutando el comando az aks install-cli.

• Si aún no ha instalado Azure Container Storage, siga las instrucciones de Uso de Azure Container Storage con Azure Kubernetes Service.

• Compruebe si la región de destino se admite en regiones de Azure Container Storage.

Elección de un tipo de máquina virtual que admita NVMe local

El disco efímero solo está disponible en determinados tipos de máquinas virtuales. Si tiene previsto usar NVMe local, se requiere una máquina virtual optimizada para almacenamiento, como standard_l8s_v3.

Puede ejecutar el siguiente comando para obtener el tipo de máquina virtual que se usa con el grupo de nodos.

az aks nodepool list --resource-group <resource group> --cluster-name <cluster name> --query "[].{PoolName:name, VmSize:vmSize}" -o table

A continuación, se muestra el ejemplo de una salida.

PoolName    VmSize
----------  ---------------
nodepool1   standard_l8s_v3

Se recomienda que cada máquina virtual tenga un mínimo de cuatro CPU virtuales (vCPU) y que cada grupo de nodos tenga al menos tres nodos.

Creación y asociación de volúmenes persistentes

Siga estos pasos para crear y adjuntar un volumen persistente.

1. Creación de un grupo de almacenamiento con replicación de volúmenes

Siga estos pasos para crear un grupo de almacenamiento mediante NVMe local con replicación. Azure Container Storage admite actualmente configuraciones de tres réplicas y cinco réplicas. Si especifica tres réplicas, debe tener al menos tres nodos en el clúster de AKS. Si especifica cinco réplicas, debe tener al menos cinco nodos.

Nota:

Dado que los grupos de almacenamiento de disco efímero consumen todos los discos NVMe disponibles, debe eliminar los grupos de almacenamiento NVMe locales existentes antes de crear un nuevo grupo de almacenamiento.

1. Use su editor de texto favorito para crear un archivo de manifiesto YAML, como code acstor-storagepool.yaml.

2. Pegue el código siguiente y guarde el archivo. El valor de nombre del bloque de almacenamiento puede ser el que quiera. Establezca réplicas en 3 o 5.

   apiVersion: containerstorage.azure.com/v1
   kind: StoragePool
   metadata:
     name: nvme
     namespace: acstor
   spec:
     poolType:
       ephemeralDisk:
         diskType: nvme
         replicas: 3
   

3. Aplique el archivo de manifiesto YAML para crear el bloque de almacenamiento.

   kubectl apply -f acstor-storagepool.yaml 
   

   Una vez completada la creación del bloque de almacenamiento, verá un mensaje como el siguiente:

   storagepool.containerstorage.azure.com/nvme created
   

   También puede ejecutar este comando para comprobar el estado del bloque de almacenamiento. Reemplace <storage-pool-name> por el valor de nombre del bloque de almacenamiento. En este ejemplo, el valor sería nvme.

   kubectl describe sp <storage-pool-name> -n acstor
   

Cuando se crea el bloque de almacenamiento, Azure Container Storage creará una clase de almacenamiento en su nombre mediante la convención de nomenclatura acstor-<storage-pool-name>.

2. Mostrar las clases de almacenamiento disponibles

Cuando el bloque de almacenamiento esté listo para usarse, debe seleccionar una clase de almacenamiento para definir cómo se crea dinámicamente el almacenamiento al crear e implementar volúmenes.

Ejecute kubectl get sc para mostrar las clases de almacenamiento disponibles. Debería ver una clase de almacenamiento denominada acstor-<storage-pool-name>.

$ kubectl get sc | grep "^acstor-"
acstor-azuredisk-internal   disk.csi.azure.com               Retain          WaitForFirstConsumer   true                   65m
acstor-ephemeraldisk        containerstorage.csi.azure.com   Delete          WaitForFirstConsumer   true                   2m27s

Importante

No use la clase de almacenamiento marcada como interna. Es una clase de almacenamiento interna necesaria para que Azure Container Storage funcione.

3. Creación de una notificación de volumen persistente

Una notificación de volumen persistente (PVC) se usa para aprovisionar automáticamente el almacenamiento en función de una clase de almacenamiento. Siga estos pasos para crear una PVC mediante la nueva clase de almacenamiento.

1. Use su editor de texto favorito para crear un archivo de manifiesto YAML, como code acstor-pvc.yaml.

2. Pegue el código siguiente y guarde el archivo. Puede elegir el valor de name de PCV que quiera.

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: ephemeralpvc
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     storageClassName: acstor-ephemeraldisk-nvme # replace with the name of your storage class if different
     resources:
       requests:
         storage: 100Gi
   

   Al cambiar el tamaño de almacenamiento de los volúmenes, asegúrese de que sea menor que la capacidad disponible del disco efímero de un solo nodo. Consulte Comprobación de la capacidad del disco efímero del nodo.

3. Aplique el archivo de manifiesto YAML para crear la PVC.

   kubectl apply -f acstor-pvc.yaml
   

   Debería mostrarse una salida similar a esta:

   persistentvolumeclaim/ephemeralpvc created
   

   Para comprobar el estado de la PVC, ejecute el siguiente comando:

   kubectl describe pvc ephemeralpvc
   

Una vez creada la PVC, está lista para que la use un pod.

4. Implementar un pod y asociar un volumen persistente

Cree un pod mediante Fio (evaluador de E/S flexible) para realizar pruebas comparativas y simulación de carga de trabajo y especifique una ruta de montaje para el volumen persistente. Para claimName, use el valor de nombre que usó al crear la notificación de volumen persistente.

1. Use su editor de texto favorito para crear un archivo de manifiesto YAML, como code acstor-pod.yaml.

2. Pegue el código siguiente y guarde el archivo.

   kind: Pod
   apiVersion: v1
   metadata:
     name: fiopod
   spec:
     nodeSelector:
       acstor.azure.com/io-engine: acstor
     volumes:
       - name: ephemeralpv
         persistentVolumeClaim:
           claimName: ephemeralpvc
     containers:
       - name: fio
         image: nixery.dev/shell/fio
         args:
           - sleep
           - "1000000"
         volumeMounts:
           - mountPath: "/volume"
             name: ephemeralpv
   

3. Aplique el archivo de manifiesto YAML para implementar el pod.

   kubectl apply -f acstor-pod.yaml
   

   Debería ver un resultado similar al siguiente:

   pod/fiopod created
   

4. Compruebe que el pod se está ejecutando y que la notificación de volumen persistente se ha enlazado correctamente al pod:

   kubectl describe pod fiopod
   kubectl describe pvc ephemeralpvc
   

5. Compruebe las pruebas FIO para ver su estado actual:

   kubectl exec -it fiopod -- fio --name=benchtest --size=800m --filename=/volume/test --direct=1 --rw=randrw --ioengine=libaio --bs=4k --iodepth=16 --numjobs=8 --time_based --runtime=60
   

Ahora ha implementado un pod que usa NVMe local con replicación de volúmenes y puede usarlo para las cargas de trabajo de Kubernetes.

Administración de volúmenes y grupos de almacenamiento

En esta sección, aprenderá a comprobar la capacidad disponible de un disco efímero para un solo nodo, a desasociar y volver a adjuntar un volumen persistente y a expandir o eliminar un grupo de almacenamiento.

Comprobación de la capacidad del disco efímero del nodo

Se asigna un volumen efímero en un solo nodo. Al configurar el tamaño de los volúmenes efímeros, debe ser menor que la capacidad disponible del disco efímero de un solo nodo.

Ejecute el comando siguiente para comprobar la capacidad disponible del disco efímero de un solo nodo.

$ kubectl get diskpool -n acstor
NAME                                CAPACITY      AVAILABLE     USED        RESERVED    READY   AGE
ephemeraldisk-nvme-diskpool-jaxwb   75660001280   75031990272   628011008   560902144   True    21h
ephemeraldisk-nvme-diskpool-wzixx   75660001280   75031990272   628011008   560902144   True    21h
ephemeraldisk-nvme-diskpool-xbtlj   75660001280   75031990272   628011008   560902144   True    21h

En este ejemplo, la capacidad disponible del disco efímero para un solo nodo es de 75031990272 bytes o 69 GiB.

Desasociar y volver a adjuntar un volumen persistente

Para desasociar un volumen persistente, elimine el pod al que está asociado el volumen persistente.

kubectl delete pods <pod-name>

Para volver a adjuntar un volumen persistente, simplemente haga referencia al nombre de la notificación de volumen persistente en el archivo de manifiesto YAML, tal y como se describe en Implementar un pod y adjuntar un volumen persistente.

Para comprobar a qué volumen persistente está enlazada una notificación de volumen persistente, ejecute:

kubectl get pvc <persistent-volume-claim-name>

Expansión de un grupo de almacenamiento

Puede expandir los grupos de almacenamiento respaldados por NVMe local para escalar verticalmente rápidamente y sin tiempo de inactividad. Actualmente no se admite la reducción de los grupos de almacenamiento.

Dado que un grupo de almacenamiento respaldado por disco efímero usa recursos de almacenamiento local en los nodos del clúster (VM) de AKS, la expansión del grupo de almacenamiento requiere agregar otro nodo al clúster. Siga estas instrucciones para expandir el bloque de almacenamiento.

1. Ejecute el siguiente comando para agregar un nodo al clúster de AKS. Reemplace <cluster-name>, <nodepool name> y <resource-group-name> con sus propios valores. Para obtener el nombre del grupo de nodos, ejecute kubectl get nodes.

   az aks nodepool add --cluster-name <cluster name> --name <nodepool name> --resource-group <resource group> --node-vm-size Standard_L8s_v3 --node-count 1 --labels acstor.azure.com/io-engine=acstor
   

2. Ejecute kubectl get nodes y verá que se ha agregado un nodo al clúster.

3. Ejecute kubectl get sp -A y debería ver que la capacidad del bloque de almacenamiento ha aumentado.

Crear un grupo de almacenamiento

Si desea eliminar un bloque de almacenamiento, ejecute el siguiente comando. Reemplace <storage-pool-name> por el nombre del bloque de almacenamiento.

kubectl delete sp -n acstor <storage-pool-name>

Consulte también

• ¿Qué es Azure Container Storage?