搭配本機 NVMe 和磁碟區復寫使用 Azure 容器儲存體預覽版

發行項
06/29/2024

Azure 容器儲存體是雲端式磁碟區管理、部署和協調流程服務，專為容器原生建置。本文說明如何設定 Azure 容器儲存體以使用暫時性磁碟搭配本機 NVMe 和磁碟區複寫，做為 Kubernetes 工作負載的後端儲存體。最後，您將擁有使用本機 NVMe 做為其儲存體的 Pod。複寫跨不同節點上的磁碟區複製資料，並在複本遺失時還原磁碟區，從而為暫時性磁碟提供了復原性。

什麽是暫時性磁碟？

當您的應用程式需要不到一毫秒的儲存體延遲時，您可以將暫時性磁碟與 Azure 容器儲存體一起使用以滿足您的效能需求。暫時性表示磁碟部署在託管 AKS 叢集的本機虛擬機器 (VM) 上，而非儲存至 Azure 儲存體服務。如果您停止/解除配置 VM，則這些磁碟上的資料將會遺失。

有兩種類型的暫時性磁碟可用：NVMe 和暫存 SSD。 NVMe 是為儲存體和 CPU 之間的高速資料傳輸而設計的。當您的應用程式需要比暫存 SSD 更高的 IOPS 和輸送量時，或者如果您的工作負載需要複製，請選擇 NVMe。暫存 SSD 目前不支援複寫。

必要條件

如果您沒有 Azure 訂用帳戶，請在開始前建立免費帳戶。
本文需要最新版本 (2.35.0 或更新版本) 的 Azure CLI。請參閱如何安裝 Azure CLI。若您使用的是 Azure Cloud Shell 中的 Bash 環境，即已安裝最新版本。如果您打算在本機執行命令，而不是在 Azure Cloud Shell 中執行命令，請務必使用系統管理權限來執行這些命令。如需詳細資訊，請參閱開始使用 Azure Cloud Shell。
您將需要 Kubernetes 命令列用戶端，kubectl。如果您使用 Azure Cloud Shell，則已安裝；您也可以執行 az aks install-cli 命令，在本機安裝。
如果您尚未安裝 Azure 容器儲存體，請遵循將 Azure 容器儲存體與 Azure Kubernetes Service 一起使用中的指示。
檢查您的目標區域是否受 Azure 容器儲存體區域支援。

選擇支援本機 NVMe 的 VM 類型

暫時性磁碟僅適用於特定類型的 VM。如果您打算使用本機 NVMe，則需要儲存體最佳化 VM，例如 standard_l8s_v3。

您可以執行下列命令，以取得與節點集區搭配使用的 VM 類型。

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

以下是輸出的範例。

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

我們建議每個 VM 至少有四個虛擬 CPU (vCPU)，且每個節點集區至少有三個節點。

建立及連結永續性磁碟區

請遵循下列步驟來建立及連結永續性磁碟區。

1.建立具有磁碟區復寫的存放集區

請按照以下步驟，使用本機 NVMe 搭配複寫建立存放集區。 Azure 容器儲存體目前支援三個複本和五個複本組態。如果您指定三個複本，則必須在 AKS 叢集中至少有三個節點。如果您指定五個複本，則必須至少有五個節點。

注意

由於暫時性 OS 磁碟存放集區會取用所有可用的 NVMe 磁碟，因此您必須先刪除任何現有的本機 NVMe 存放集區，才能建立新的存放集區。

使用您慣用的文字編輯器來建立 YAML 資訊清單檔，例如 code acstor-storagepool.yaml。

貼上下列程式碼並儲存檔案。存放集區 name 值可以是您想要的任何值。將複本設定為 3 或 5。

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

套用 YAML 資訊清單檔以建立存放集區。
```
kubectl apply -f acstor-storagepool.yaml 
```
當存放集區建立完成時，您會看到如下的訊息：
```
storagepool.containerstorage.azure.com/nvme created
```
您也可以執行此命令來檢查存放集區的狀態。將 <storage-pool-name> 取代為您的存放集區 name 值。在此範例中，值會是 nvme。
```
kubectl describe sp <storage-pool-name> -n acstor
```

建立存放集區時，Azure 容器儲存體會代表您建立儲存類別，並使用命名慣例 acstor-<storage-pool-name>。

2.顯示可用的儲存類別

當存放集區準備好使用時，您必須選取儲存類別，以定義在建立及部署磁碟區時，如何動態建立儲存體。

執行 kubectl get sc 以顯示可用的儲存類別。您應看到名為 acstor-<storage-pool-name> 的儲存類別。

$ 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

重要

請勿使用標示為 [內部] 的儲存類別。這是 Azure 容器儲存體運作所需的內部儲存類別。

3.建立永續性磁碟區宣告

永續性磁碟區宣告 (PVC) 可用來根據儲存體類別，動態佈建儲存體。請遵循下列步驟，使用新的儲存類別建立 PVC。

使用您慣用的文字編輯器來建立 YAML 資訊清單檔，例如 code acstor-pvc.yaml。

貼上下列程式碼並儲存檔案。 PVC name 值可以是您想要的任何值。

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

當您變更磁碟區的儲存大小時，請確定大小小於單一節點暫時性磁碟的可用容量。請參閱檢查節點暫時性磁碟容量。

套用 YAML 資訊清單檔以建立 PVC。
```
kubectl apply -f acstor-pvc.yaml
```
您應該會看到如下所示的輸出：
```
persistentvolumeclaim/ephemeralpvc created
```
您可以執行下列命令來驗證 PVC 狀態：
```
kubectl describe pvc ephemeralpvc
```

建立 PVC 後，就可以由 Pod 使用。

4.部署 Pod 並連結永續性磁碟區

使用 Fio (彈性 I/O 測試器) 建立 Pod，以進行基準測試和工作負載模擬，並指定永續性磁碟區的掛接路徑。針對 claimName，請使用您在建立永續性磁碟區宣告時所使用的 name 值。

使用您慣用的文字編輯器來建立 YAML 資訊清單檔，例如 code acstor-pod.yaml。

貼上下列程式碼並儲存檔案。

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

套用 YAML 資訊清單檔以部署 Pod。
```
kubectl apply -f acstor-pod.yaml
```
您應該會看到如下輸出：
```
pod/fiopod created
```
檢查 Pod 是否正在執行，且永續性磁碟區宣告已成功繫結至 Pod：
```
kubectl describe pod fiopod
kubectl describe pvc ephemeralpvc
```

檢查 Fio 測試以查看其目前狀態：

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

您現在已部署使用具有磁碟區復寫本機 NVMe 的 Pod，並可用於 Kubernetes 工作負載。

管理磁碟區和存放集區

在本節中，您將了解如何檢查單一節點暫時性磁碟的可用容量，如何中斷連結及重新連結永續性磁碟區，以及如何展開或刪除存放集區。

檢查節點暫時性磁碟容量

暫時性磁碟區會配置在單一節點上。當您設定暫時性磁碟區大小時，大小應該小於單一節點暫時性磁碟的可用容量。

執行下列命令來檢查單一節點的暫時性磁碟可用容量。

$ 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

在此範例中，單一節點的暫時性磁碟可用容量為 75031990272 位元組或 69 GiB。

中斷連結及重新連結永續性磁碟區

若要中斷連結永續性磁碟區，請刪除永續性磁碟區連結的 Pod。

kubectl delete pods <pod-name>

若要重新連結永續性磁碟區，只要參考 YAML 資訊清單檔中的永續性磁碟區宣告名稱，如部署 Pod 並連結永續性磁碟區中所述。

若要檢查永續性磁碟區宣告繫結至哪個永續性磁碟區，請執行：

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

擴充存放集區

您可以擴充本機 NVMe 支援的存放集區，以快速且不停機地相應增加。目前不支援壓縮存放集區。

由於暫時性磁碟所支援的存放集區會使用 AKS 叢集節點 (VM) 上的本機存放區資源，因此擴充存放集區需要將另一個節點新增至叢集。請依照這些指示擴充存放集區。

執行下列命令，以將節點新增至 AKS 叢集。將 <cluster-name>、<nodepool name> 和 <resource-group-name> 取代為您自己的值。若要取得節點集區的名稱，請執行 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
```
執行 kubectl get nodes，您就會看到節點已新增至叢集。
執行 kubectl get sp -A，您應該會看到存放集區的容量已增加。

刪除存放集區

若要刪除存放集區，請執行下列命令。使用存放集區名稱取代 <storage-pool-name>。

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

另請參閱

什麼是 Azure 容器儲存體？

共用方式為