Azure Stack Edge Pro GPU 裝置上的 Kubernetes 儲存體管理

發行項
05/25/2024

適用於： Yes for Pro GPU SKU Azure Stack Edge Pro - GPU Yes for Pro 2 SKU Azure Stack Edge Pro 2 Yes for Pro R SKU Azure Stack Edge Pro R Yes for Mini R SKU Azure Stack Edge Mini R

在您的 Azure Stack Edge Pro 裝置上，系統會在您設定計算角色時建立 Kubernetes 叢集。建立了 Kubernetes 叢集，就可以在 Pod 的 Kubernetes 叢集中部署容器化應用程式。有多種不同的方式可將儲存體提供給 Kubernetes 叢集中的 Pod。

本文概要介紹在 Kubernetes 叢集上佈建儲存體的方法，尤其是與 Azure Stack Edge Pro 裝置相關的情境。

Kubernetes Pod 的儲存體需求

Kubernetes Pod 是無狀態的，但它們執行的應用程式通常是具狀態的。由於 Pod 可能短期存留，且會在 Kubernetes 節點之間重新啟動、容錯移轉或移動，因此必須符合下列與 Pod 相關聯的儲存體需求。

儲存體必須：

位於 Pod 外部。
與 Pod 生命週期無關。
可從所有 Kubernetes 節點存取。

若要了解如何針對 Kubernetes 進行儲存體管理，必須了解兩個 API 資源：

PersistentVolume (PV)：這是 Kubernetes 叢集中的一段儲存體。 Kubernetes 儲存體可以靜態佈建為 PersistentVolume。它也可以動態佈建為 StorageClass。
PersistentVolumeClaim (PVC)：這是使用者提出的儲存體要求。 PVC 會耗用 PV 資源。 PVC 可以要求特定大小和存取模式。

因為使用者對於不同問題的不同屬性需要 PersistentVolumes，因此叢集管理員需要能夠提供各種不同的 PersistentVolumes，而不僅僅是大小和存取模式。針對這些需求，您需要 StorageClass 資源。

儲存體佈建可以是靜態或動態。接著在下列各節中討論各個佈建類型。

靜態佈建

Kubernetes 叢集管理員可透過靜態方式佈建儲存體。若要這樣做，他們可以使用以 SMB/NFS 檔案系統為基礎的儲存體後端，或使用透過內部部署環境中的網路在本機連結的 iSCSI 磁碟，甚至使用雲端中的 Azure 檔案儲存體或 Azure 資料箱磁碟。依預設不會佈建這種類型的儲存體，且叢集管理員必須規劃和管理此佈建。

下圖描述在 Kubernetes 中使用靜態佈建儲存體的方式：

Static provisioning via PersistentVolumes

使用下列步驟：

佈建儲存體：叢集管理員會佈建儲存體。在此範例中，叢集管理員會建立一或多個 SMB 共用，以在對應至這些共用的 Kubernetes 叢集中自動建立永續性磁碟區物件。
宣告儲存體：您提交要求儲存體的 PVC 部署。此儲存體宣告是 PersistentVolumeClaim (PVC)。如果 PV 的大小和存取模式符合 PVC 的大小和存取模式，則 PVC 會繫結至 PV。 PVC 和 PV 會一對一對應。
將 PVC 掛接至容器：當 PVC 繫結至 PV 之後，您可以將此 PVC 掛接至容器中的路徑。當容器中的應用程式邏輯從/向此路徑讀取/寫入時，資料會寫入 SMB 儲存體。

動態佈建

下圖描述在 Kubernetes 中使用靜態佈建儲存體的方式：

Dynamic provisioning via StorageClasses

使用下列步驟：

定義儲存類別：叢集管理員會根據 Kubernetes 叢集的作業環境來定義儲存類別。叢集管理員也會部署佈建程式，這是在 Kubernetes 叢集上部署的另一個 Pod 或應用程式。佈建程式具有動態佈建共用的所有詳細資料。
宣告儲存體：您提交一個宣告儲存體的應用程式。使用此儲存類別參考建立 PVC 之後，就會叫用佈建程式。
動態佈建儲存體：佈建程式會動態建立與本機磁碟儲存體相關聯的共用。建立共用之後，它也會自動建立對應至此共用的 PV 物件。
將 PVC 掛接至容器：當 PVC 繫結至 PV 之後，您就可以將 PVC 掛接至容器，以靜態佈建和讀取或寫入共用相同的方式將 PVC 掛接至路徑。

Azure Stack Edge Pro 上的儲存體佈建

在 Azure Stack Edge Pro 裝置上，裝置的儲存體功能會用來建立靜態佈建的 PersistentVolumes。當您佈建共用且 [使用共用搭配 Edge 計算] 選項已啟用時，此動作會在 Kubernetes 叢集中自動建立 PV 資源。

Local share creation in Azure portal for static provisioning

若要使用雲端階層處理，您可以建立 Edge 雲端共用，並啟用 [使用共用搭配 Edge 計算] 選項。 PV 會再次針對此共用自動建立。您寫入 Edge 共用的任何應用程式資料都會分層至雲端。

Cloud share creation in Azure portal for static provisioning

您可以建立 SMB 和 NFS 共用，以在 Azure Stack Edge Pro 裝置上以靜態方式佈建 PV。在佈建 PV 之後，請提交一個 PVC 來宣告此儲存體。以下範例是可宣告儲存體，並使用您所佈建之共用的 PVC 部署 yaml。

kind: PersistentVolumeClaim 
apiVersion: v1 
metadata: 
  name: pvc-smb-flexvol 
spec: 
  accessModes: 
  - ReadWriteMany 
  resources: 
    requests: 
      storage: 10Gi 
  volumeName: <nfs-or-smb-share-name-here> 
  storageClassName: ""

若要取得 volumeName 欄位的值，請在建立後選取 SMB 或 NFS 共用時，選取 Edge 計算模組的本機掛接點。這與共用名稱相同。

如需詳細資訊，請參閱透過 kubectl 在 Azure Stack Edge Pro 上透過靜態佈建部署具狀態應用程式。

若要存取相同的靜態佈建儲存體，IoT 儲存體繫結的對應磁碟區掛接選項如下。 /home/input 是可在容器內存取磁碟區的路徑。

{
"HostConfig": {
"Mounts": [
{
"Target": "/home/input",
"Source": "<nfs-or-smb-share-name-here>",
"Type": "volume"
},
{
"Target": "/home/output",
"Source": "<nfs-or-smb-share-name-here>",
"Type": "volume"
}]
}
}

Azure Stack Edge Pro 也有稱為 ase-node-local 的內建 StorageClass，其使用連結至 Kubernetes 節點的資料磁碟儲存體。此 StorageClass 支援動態佈建。您可以在 Pod 應用程式中建立 StorageClass 參考，系統會自動為您建立一個 PV。如需詳細資訊，請參閱 Kubernetes 儀表板，以查詢 ase-node-local StorageClass。

Built-in storage class in Kubernetes dashboard

如需詳細資訊，請參閱透過 kubectl 在 Azure Stack Edge Pro 上透過動態佈建部署具狀態應用程式。

選擇儲存體類型

視您要部署的工作負載而定，您可能需要選擇儲存體類型。

如果您想要 PersistentVolumes (其中磁碟區由許多部署節點掛接為 read-write) 的 ReadWriteMany 存取模式，請針對 SMB/NFS 共用使用靜態佈建。
如果您要部署的應用程式具有 POSIX 合規性需求，例如 MongoDB、PostgreSQL、MySQL 或 Prometheus 等應用程式，請使用內建的 StorageClass。存取模式為 ReadWriteOnce，或磁碟區由單一節點掛接為 read-write。

如需存取模式的詳細資訊，請參閱 Kubernetes 磁碟區存取模式。

下一步

若要了解如何以靜態方式佈建 PersistentVolume，請參閱：

透過 kubectl，在 Azure Stack Edge Pro 上透過靜態佈建部署具狀態應用程式。

若要了解如何動態佈建 StorageClass，請參閱：

透過 kuebctl，在 Azure Stack Edge Pro 上透過動態佈建部署具狀態應用程式。

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