就在今年的五月份，Rook官方宣告Rook 1.0.0主版本发布了，“可用于Kubernetes，已经生产就绪的云原生存储”。大约在一年前，这个解决方案首次出现在我们的视野里，但是距离我们实际使用它又过去了一段时间。最后，我们很高兴在这里分享我们学到的一些经验教训。
简而言之，Rook就是一组Kubernetes的Operator，它可以完全控制多种数据存储解决方案（例如Ceph、EdgeFS、Minio、Cassandra）的部署，管理以及自动恢复。
到目前为止，rook-ceph-operator仍然是最先进（也是唯一一个稳定的）解决方案。
注意：Rook 1.0.0这次发布了一些和Ceph有关的显著特性，包括对Ceph Nautilus的支持，以及启动NFS守护进程用于导出CephFS卷或者RGW桶的CephNFS CRD。此外，新版本还加入了期待已久的对EdgeFS的beta级支持。
在本文中，我们将会：
- 解答在Kubernetes集群里使用Rook来部署Ceph有什么好处的问题；
- 分享我们在生产环境使用Rook的一些经验和见解；
- 解释我们为什么对Rook说”Yes”的原因并分享我们的未来规划。
但是现在，让我们先从一些通俗的概念和理论讲起吧。
“Rook是我的强项！”（来自一位不知名的棋手）
使用Rook的其中一个主要好处在于它是通过原生的Kubernetes机制和数据存储交互。这就意味着你不再需要通过命令行手动配置Ceph。
- 你想要在一个集群里部署CephFS吗？只需要创建一个YAML文件就行了！
- 什么？你还想要部署一个支持S3 API的对象存储？行，另外再建一个YAML文件就行！
Rook具备了一个典型的Kubernetes Operator的所有功能。与它的交互依赖于自定义资源定义（CRD）来描述我们需要的Ceph实例的一些属性（除非另有明确说明，否则在本文的其余部分中，我们将会隐去Ceph的字眼，因为它是Rook目前唯一稳定的存储解决方案）。通过使用给定的参数，一个Operator将会自动执行设置所需的命令。
我们不妨看一个创建对象存储的具体示例，以CephObjectStoreUser为例：
apiVersion: ceph.rook.io/v1
kind: CephObjectStore
metadata:
name: {{ .Values.s3.storeName }}
namespace: kube-rook
spec:
metadataPool:
failureDomain: host
replicated:
size: 3
dataPool:
failureDomain: host
erasureCoded:
dataChunks: 2
codingChunks: 1
gateway:
type: s3
sslCertificateRef:
port: 80
securePort:
instances: 1
allNodes: false
---
apiVersion: ceph.rook.io/v1
kind: CephObjectStoreUser
metadata:
name: {{ .Values.s3.username }}
namespace: kube-rook
spec:
store: {{ .Values.s3.storeName }}
displayName: {{ .Values.s3.username }}
上述清单里列出的参数都是一些常见配置，无需进一步说明。不过这里要重点关注一下参数值指定为模板变量的部分。
一般流程的结构如下：我们会通过一个YAML文件请求资源，然后一个operator会去执行所有必要的命令并返回一个“不那么真实”的secret，我们可以据此进行接下来的工作（参见下文）。然后，基于上述提供的变量，Rook会帮助用户生成要执行的命令以及secret的名称。
什么命令呢？当Rook Operator为对象存储创建一个用户时，它会在Pod里执行这条命令：
radosgw-admin user create --uid={{ .Values.s3.username }} --display-name={{ .Values.s3.username }} --rgw-realm={{ .Values.s3.storeName }} --rgw-zonegroup={{ .Values.s3.storeName }}
它会生成如下结构的JSON数据：
{
"user_id": "{{ .Values.s3.username }}",
"display_name": "{{ .Values.s3.username }}",
"keys": [
{
"user": "{{ .Values.s3.username }}",
"access_key": "NRWGT19TWMYOB1YDBV1Y",
"secret_key": "gr1VEGIV7rxcP3xvXDFCo4UDwwl2YoNrmtRlIAty"
}
],
...
}
这里的keys在将来用于通过S3 API为应用程序提供访问对象存储的权限。Rook Operator将它们照单全收，然后以rook-ceph-object-user-{{ .Values.s3.crdName }}-{{ .Values.s3.username }}的格式作为secret存储到它的namespace里。
为了使用保存到secret里的数据，所有你要做的就是通过环境变量把它们传入到容器里。这里有一个Job模板的示例，它会自动给每个用户环境创建对应的bucket：
{{- range $bucket := $.Values.s3.bucketNames }}
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: create-{{ $bucket }}-bucket-job
namespace: kube-rook
annotations:
"helm.sh/hook": post-install, post-upgrade
"helm.sh/hook-weight": "2"
spec:
template:
metadata:
name: create-{{ $bucket }}-bucket-job
spec:
restartPolicy: Never
initContainers:
- name: waitdns
image: alpine:3.6
command: ["/bin/sh", "-c"]
args:
- "while ! getent ahostsv4 rook-ceph-rgw-{{ $.Values.s3.storeName }}; do sleep 1; done"
- name: config
image: rook/toolbox:v0.7.1
command: ["/bin/sh", "-c"]
args:
- >-
s3cmd --configure --access_key=$(ACCESS-KEY) --secret_key=$(SECRET-KEY)
--no-ssl --dump-config
--host=rook-ceph-rgw-{{ $.Values.s3.storeName }}
--host-bucket=rook-ceph-rgw-{{ $.Values.s3.storeName }}
| tee /config/.s3cfg
volumeMounts:
- name: config
mountPath: /config
env:
- name: ACCESS-KEY
valueFrom:
secretKeyRef:
name: rook-ceph-object-user-{{ $.Values.s3.storeName }}-{{ $.Values.s3.username }}
key: AccessKey
- name: SECRET-KEY
valueFrom:
secretKeyRef:
name: rook-ceph-object-user-{{ $.Values.s3.storeName }}-{{ $.Values.s3.username }}
key: SecretKey
containers:
- name: create-bucket
image: rook/toolbox:v0.7.1
command: ["s3cmd", "mb", "s3://{{ $bucket }}"]
ports:
- name: s3-no-sll
containerPort: 80
volumeMounts:
- name: config
mountPath: /root
volumes:
- name: config
emptyDir: {}
---
{{- end }}
这个Job的所有操作仅在Kubernetes内部执行。YAML文件里描述的数据结构已经被添加到了Git仓库里以便复用。对于DevOps工程师和整体的CI/CD流程而言，这个功能真是棒极了。目前，Rook团队已经计划使用Bucket置备库，这将会使你和S3 bucket的交互更加方便。
通过Rook处理RADOS
传统的Ceph + RBD组合在为Pod挂载卷时施加了特定的限制。
换句话说，namespace必须包含访问Ceph的secret这样有状态应用才可以正常工作。如果你有，比方说，namespace里有2-3个环境的话，这很容易做到：你可以手动复制secret。但是如果针对每个功能都创建一个具有自己的namespace的单独环境的话该怎么办呢？我们已经通过shell-operator解决了这个问题，它会自动将secret复制到新的namespace里（在这篇文章中你可以找到一个这样的hook示例）。
#!/bin/bash
if [[ $1 == "--config" ]]; then
cat <<EOF
{"onKubernetesEvent":[
{"name": "OnNewNamespace",
"kind": "namespace",
"event": ["add"]
}
]}
EOF
else
NAMESPACE=$(kubectl get namespace -o json | jq '.items | max_by( .metadata.creationTimestamp ) | .metadata.name')
kubectl -n ${CEPH_SECRET_NAMESPACE} get secret ${CEPH_SECRET_NAME} -o json | jq ".metadata.namespace=\"${NAMESPACE}\"" | kubectl apply -f -
fi
但是，如果使用Rook的话就不存在这个问题了。卷的挂载流程是基于Flexvolume或者CSI（目前还是beta阶段）驱动，不需要任何secret。
Rook通过一些手段自动化地自行解决了这些问题，因此我们倾向于将它用于我们的新项目。
上手Rook
让我们通过安装Rook和Ceph来结束实战部分，这样你便可以实际上手体验。为了简化安装过程，开发人员提供了一个Helm包。让我们下载它：
$ helm fetch rook-master/rook-ceph --untar --version 1.0.0
你可以在rook-ceph/values.yaml文件里找到许多不同的设置。这里最重要的是为discover和agent指定toleration。这里我们不打算过多涉及Kubernetes里的taints和tolerations的细节，你只需要知道我们不想让应用的Pod调度到带有数据存储盘的节点上即可。理由也是显而易见的：这样做的话，我们可以避免Rook的Agent影响应用程序本身。
如今是时候在你喜欢的文本编辑器里打开rook-ceph/values.yaml然后将下列部分追加到文件的末尾：
discover:
toleration: NoExecute
tolerationKey: node-role/storage
agent:
toleration: NoExecute
tolerationKey: node-role/storage
mountSecurityMode: Any
我们还为每个保留用于数据存储的节点打上了相应的污点（taint）：
$ kubectl taint node ${NODE_NAME} node-role/storage="":NoExecute
然后通过下列命令安装Helm chart：
$ helm install --namespace ${ROOK_NAMESPACE} ./rook-ceph
现在我们可以去创建集群，然后指定OSD的路径：
apiVersion: ceph.rook.io/v1
kind: CephCluster
metadata:
clusterName: "ceph"
finalizers:
- cephcluster.ceph.rook.io
generation: 1
name: rook-ceph
spec:
cephVersion:
image: ceph/ceph:v13
dashboard:
enabled: true
dataDirHostPath: /var/lib/rook/osd
mon:
allowMultiplePerNode: false
count: 3
network:
hostNetwork: true
rbdMirroring:
workers: 1
placement:
all:
tolerations:
- key: node-role/storage
operator: Exists
storage:
useAllNodes: false
useAllDevices: false
config:
osdsPerDevice: "1"
storeType: bluestore
nodes:
- name: ceph01
deviceFilter: ^sd[b-i]
- name: ceph02
deviceFilter: ^sd[b-i]
- name: ceph03
deviceFilter: ^sd[b-i]
Ceph的状态应当是HEALTH_OK：
$ kubectl -n ${ROOK_NAMESPACE} exec $(kubectl -n ${ROOK_NAMESPACE} get pod -l app=rook-ceph-operator -o name -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') -- ceph -s
我们还要确保应用程序的Pod不会调度到那些为Ceph保留的节点上去：
$ kubectl -n ${APPLICATION_NAMESPACE} get pods -o custom-columns=NAME:.metadata.name,NODE:.spec.nodeName
现在你可以定制其他额外的组件了。相关的信息可以在文档里找到。为了能够让我们在集群里的后续操作变得更加顺滑，我们强烈推荐开启Dashboard并且部署toolbox。
人无完人：Rook的不足之处是什么？
如你所见，Rook的开发进展顺利。但是存在一些问题，使得一些Ceph的手动配置仍然无法避免。
- 目前没有Rook驱动可以导出展示已挂载的区块的使用情况的指标数据，因此我们无法监控它们的状态（Rook v1.0.3在Flexvolume卷上加入了这项功能）。
- Flexvolume和CSI（与RBD不同）无法调整卷的大小，因此Rook缺乏这项有用的（有时甚至非常关键）工具。（在写完这篇文章后不久，业内已经出现了一些实现方案但是也仅仅只是针对Flexvolume；不过也有讨论到CSI）
- Rook仍然不如Ceph灵活。举个例子，要将CephFS元数据存储到SSD上，然后将相关数据存储到HDD时，你必须得在CRUSH映射里手动定义每组设备。
- 尽管rook-ceph-operator被视为已经稳定了，但是从Ceph 13升级到14版本的过程中仍然会遇到一些问题。
小结
“今天Rook是通过小兵们来抵御外面的世界，但是终有一天它会在游戏里扮演一个至关重要的角色！”（这句话简直像是为本文量身定制的。）
我们无疑非常喜欢Rook项目，尽管有许多利弊，但是我们相信它绝对值得你的关注。
我们未来的计划归结为将rook-ceph变成我们addon-operator的一个模块。这样一来，我们可以很轻松方便地在我们维护的大量Kubernetes集群里使用它。
