Erstellen und Verwenden eines Volumes mit Azure-Datenträgern in Azure Kubernetes Service (AKS)

Ein persistentes Volume stellt ein Speicherelement dar, das für die Verwendung in Kubernetes-Pods bereitgestellt wurde. Sie können ein persistentes Volume von einem oder mehreren Pods verwenden, und Sie können es dynamisch oder statisch bereitstellen. In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie persistente Volumes mit Azure-Datenträgern in einem AKS-Cluster (Azure Kubernetes Service) dynamisch erstellen können.

In diesem Artikel lernen Sie Folgendes:

• Arbeiten Sie mit einem dynamischen persistenten Volume (PV), indem Sie den CSI-Treiber (Container Storage Interface) installieren und dynamisch mindestens einen verwalteten Azure-Datenträger erstellen, der an einen Pod angefügt werden soll.
• Arbeiten Sie mit einem statischen PV, indem Sie mindestens einen verwalteten Azure-Datenträger erstellen, oder verwenden Sie einen vorhandenen Datenträger, und fügen Sie ihn an einen Pod an.

Weitere Informationen zu Kubernetes-Volumes finden Sie unter Speicheroptionen für Anwendungen in AKS.

Voraussetzungen

• Stellen Sie sicher, dass Version 2.0.59 oder höher der Azure-Befehlszeilenschnittstelle (Azure CLI) installiert und konfiguriert ist. Führen Sie az --version aus, um die Version zu ermitteln. Informationen zum Durchführen einer Installation oder eines Upgrades finden Sie bei Bedarf unter Installieren der Azure CLI.

• Der Azure Disk-CSI-Treiber weist ein Volumenlimit pro Knoten auf. Die Volumeanzahl ändert sich basierend auf der Größe des Knotens/Knotenpools. Führen Sie den Befehl kubectl get aus, um die Anzahl der Volumes zu ermitteln, die pro Knoten zugeordnet werden können:

  kubectl get CSINode <nodename> -o yaml
  

  Wenn das Volumenlimit pro Knoten ein Problem für Ihre Workload darstellt, sollten Sie anstelle von CSI-Treibern Azure Container Storage für persistente Volumes verwenden.

Dynamisches Bereitstellen eines Volumes

Dieser Abschnitt enthält Anleitungen für Clusteradministratoren, die ein oder mehrere persistente Volumes mit Details zu Azure Disk Storage bereitstellen möchten, wobei diese von einem Workload verwendet werden sollen. Ein Persistent Volume Claim (PVC) verwendet das Speicherklassenobjekt, um einen Azure Disk Storage-Container dynamisch bereitzustellen.

Speicherklassenparameter für dynamische persistente Volumes

Die folgende Tabelle enthält Parameter, die Sie zum Definieren einer benutzerdefinierten Speicherklasse für „PersistentVolumeClaim“ verwenden können:

Integrierte Speicherklassen

Speicherklassen definieren, wie eine Speichereinheit dynamisch in einem persistenten Volume erstellt wird. Weitere Informationen zu Kubernetes-Speicherklassen finden Sie unter Kubernetes-Speicherklassen.

Jeder AKS-Cluster enthält vier vorab erstellte Speicherklassen, von denen zwei für die Arbeit mit Azure-Datenträgern konfiguriert sind:

1. Die Speicherklasse default stellt einen Azure SSD Standard-Datenträger bereit.
   • Standard-SSDs basieren auf Standard-Laufwerken und stellen eine kostengünstige Speicherlösung mit zuverlässiger Leistung dar.
2. Die Speicherklasse managed-csi-premium stellt einen Azure Premium-Datenträger bereit.
   • SSD-basierte hohe Leistung und geringe Wartezeit zeichnen Premium-Datenträger aus. Sie eignen sich ideal für virtuelle Computer, auf denen Produktionsworkloads ausgeführt werden. Wenn Sie den Azure Disk-CSI-Treiber in AKS verwenden, können Sie auch die managed-csi-Speicherklasse verwenden, die von lokal redundantem SSD Standards-Speicher (Locally Redundant Storage, LRS) unterstützt wird.
3. Ab Kubernetes-Version 1.29 verwendet AKS bei der Bereitstellung von Azure Kubernetes Service (AKS)-Clustern über mehrere Verfügbarkeitszonen hinweg jetzt zonenredundanten Speicher (ZRS), um verwaltete Datenträger innerhalb integrierter Speicherklassen zu erstellen.
   • ZRS stellt die synchrone Replikation Ihrer von Azure verwalteten Datenträger in mehreren Azure-Verfügbarkeitszonen in Ihrer ausgewählten Region sicher. Diese Redundanzstrategie verbessert die Resilienz Ihrer Anwendungen und schützt Ihre Daten vor Rechenzentrumsfehlern.
   • Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass zonenredundanter Speicher (ZRS) im Vergleich zu lokal redundantem Speicher (LRS) höhere Kosten verursacht. Wenn die Kostenoptimierung Priorität hat, können Sie eine neue Speicherklasse mit dem LRS-SKU-Namensparameter erstellen und in Ihrem Anspruch auf ein persistentes Volume (Persistent Volume Claim, PVC) verwenden.

Die Verringerung der Größe eines PVC wird aufgrund des Risikos von Datenverlusten nicht unterstützt. Sie können eine vorhandene Speicherklasse mit dem Befehl kubectl edit sc bearbeiten, oder Sie können eine eigene benutzerdefinierte Speicherklasse erstellen. Wenn Sie beispielsweise einen Datenträger mit einer Größe von 4 TiB verwenden möchten, müssen Sie eine Speicherklasse erstellen, die cachingmode: None definiert, da Datenträgerzwischenspeicherungen für Datenträger ab 4 TiB nicht unterstützt werden. Weitere Informationen zu Speicherklassen und der Erstellung eigener Speicherklassen finden Sie unter Speicheroptionen für Anwendungen in AKS.

Sie können die vordefinierten Speicherklassen mithilfe des Befehls kubectl get sc anzeigen. Im folgenden Beispiel werden die in einem AKS-Cluster verfügbaren vorab erstellten Speicherklassen gezeigt:

kubectl get sc

Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

NAME                PROVISIONER                AGE
default (default)   disk.csi.azure.com         1h
managed-csi         disk.csi.azure.com         1h

Erstellen eines Anspruchs auf ein persistentes Volume

Ein Anspruch auf ein persistentes Volume (Persistent Volume Claim, PVC) stellt basierend auf einer Speicherklasse automatisch Speicher bereit. In diesem Fall kann ein PVC eine der zuvor erstellten Speicherklassen verwenden, um einen verwalteten Azure Standard- oder Premium-Datenträger zu erstellen.

1. Erstellen Sie eine Datei namens azure-pvc.yaml, und fügen Sie das folgende Manifest ein. Der Anspruch fordert einen Datenträger namens azure-managed-disk mit einer Größe von 5 GB und ReadWriteOnce-Zugriff an. Als Speicherklasse ist managed-csi angegeben.

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
       name: azure-managed-disk
   spec:
     accessModes:
     - ReadWriteOnce
     storageClassName: managed-csi
     resources:
       requests:
         storage: 5Gi
   

2. Erstellen Sie mit dem Befehl kubectl apply einen Anspruch auf ein persistentes Volume, und geben Sie die Datei azure-pvc.yaml an.

   kubectl apply -f azure-pvc.yaml
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

   persistentvolumeclaim/azure-managed-disk created
   

Verwenden des persistenten Volumes

Nachdem Sie den Anspruch für ein persistentes Volume erstellt haben, müssen Sie überprüfen, ob es den Status Pending hat. Der Status Pending gibt an, dass es bereit ist, von einem Pod verwendet zu werden.

1. Überprüfen Sie mit dem Befehl kubectl describe pvc den Status des PVC.

   kubectl describe pvc azure-managed-disk
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden verknappten Beispiel aus:

   Name:            azure-managed-disk
   Namespace:       default
   StorageClass:    managed-csi
   Status:          Pending
   [...]
   

2. Erstellen Sie eine Datei namens azure-pvc-disk.yaml, und fügen Sie das folgende Manifest ein. Dieses Manifest erstellt einen grundlegenden NGINX-Pod, der den Anspruch auf das persistente Volume azure-managed-disk verwendet, um den Azure-Datenträger im Pfad /mnt/azure einzubinden. Geben Sie für Windows Server-Container einen mountPath gemäß Windows-Pfadkonvention an, z. B. D: .

   kind: Pod
   apiVersion: v1
   metadata:
     name: mypod
   spec:
     containers:
       - name: mypod
         image: mcr.microsoft.com/oss/nginx/nginx:1.15.5-alpine
         resources:
           requests:
             cpu: 100m
             memory: 128Mi
           limits:
             cpu: 250m
             memory: 256Mi
         volumeMounts:
           - mountPath: "/mnt/azure"
             name: volume
             readOnly: false
     volumes:
       - name: volume
         persistentVolumeClaim:
           claimName: azure-managed-disk
   

3. Erstellen Sie den Pod mit dem Befehl kubectl apply.

    kubectl apply -f azure-pvc-disk.yaml
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

   pod/mypod created
   

4. Sie verfügen nun über einen ausgeführten Pod mit Ihrem Azure-Datenträger, der im Verzeichnis /mnt/azure eingebunden wurde. Überprüfen Sie die Pod-Konfiguration mit dem Befehl kubectl describe.

    kubectl describe pod mypod
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

   [...]
   Volumes:
     volume:
       Type:       PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
       ClaimName:  azure-managed-disk
       ReadOnly:   false
      default-token-smm2n:
       Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
       SecretName:  default-token-smm2n
       Optional:    false
   [...]
    Events:
     Type    Reason                 Age   From                               Message
     ----    ------                 ----  ----                               -------
     Normal  Scheduled              2m    default-scheduler                  Successfully assigned mypod to aks-nodepool1-79590246-0
     Normal  SuccessfulMountVolume  2m    kubelet, aks-nodepool1-79590246-0  MountVolume.SetUp succeeded for volume "default-token-smm2n"
     Normal  SuccessfulMountVolume  1m    kubelet, aks-nodepool1-79590246-0  MountVolume.SetUp succeeded for volume "pvc-faf0f176-8b8d-11e8-923b-deb28c58d242"
   [...]
   

Verwenden von Azure Ultra Disks

Informationen zum Verwenden von Disk Ultra finden Sie unter Verwenden von Disk Ultra-Datenträgern in Azure Kubernetes Service (AKS).

Verwenden von Azure-Tags

Weitere Informationen zur Verwendung von Azure-Tags finden Sie unter Verwenden von Azure-Tags in Azure Kubernetes Service (AKS).

Statisches Bereitstellen eines Volumes

Dieser Abschnitt enthält Anleitungen für Clusteradministratoren, die ein oder mehrere persistente Volumes mit Details zu Azure Disk Storage erstellen möchten, wobei diese von einem Workload verwendet werden sollen.

Statische Bereitstellungsparameter für ein persistentes Volumen

Die folgende Tabelle enthält Parameter, die Sie zum Definieren eines persistenten Volumens verwenden können.

Erstellen eines Azure-Datenträgers

Wenn Sie einen Azure-Datenträger für die Verwendung mit AKS erstellen, können Sie die Datenträgerressource in der Ressourcengruppe Knoten erstellen. Diese Vorgehensweise ermöglicht es dem AKS-Cluster, auf die Datenträgerressource zuzugreifen und diese zu verwalten. Wenn Sie den Datenträger stattdessen in einer separaten Ressourcengruppe erstellen, müssen Sie der verwalteten Identität von Azure Kubernetes Service (AKS) für Ihren Cluster die Rolle Contributor für die Ressourcengruppe des Datenträgers zuweisen.

1. Ermitteln Sie den Namen der Ressourcengruppe mithilfe des Befehls az aks show, und fügen Sie den Parameter --query nodeResourceGroup hinzu.

   az aks show --resource-group myResourceGroup --name myAKSCluster --query nodeResourceGroup -o tsv
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

   MC_myResourceGroup_myAKSCluster_eastus
   

2. Erstellen Sie mit dem Befehl az disk create einen Datenträger. Geben Sie den Knotennamen der Ressourcengruppe und einen Namen für die Datenträgerressource an, z. B. myAKSDisk. Das folgende Beispiel erstellt einen Datenträger mit 20 GiB und gibt die ID des Datenträgers nach der Erstellung aus. Wenn Sie einen Datenträger für die Verwendung mit Windows Server-Containern erstellen möchten, fügen Sie den Parameter --os-type windows hinzu, um den Datenträger ordnungsgemäß zu formatieren.

   az disk create \
     --resource-group MC_myResourceGroup_myAKSCluster_eastus \
     --name myAKSDisk \
     --size-gb 20 \
     --query id --output tsv
   

   Hinweis

   Azure-Datenträger werden nach SKU für eine bestimmte Größe berechnet. Diese SKUs reichen von 32 GiB für S4- oder P4-Datenträger bis 32 TiB für S80- oder P80-Datenträger (in der Vorschau). Der Durchsatz und die IOPS-Leistung eines verwalteten Premium-Datenträgers hängen sowohl von der SKU als auch von der Instanzgröße der Knoten im AKS-Cluster ab. Weitere Informationen finden Sie unter Verwaltete Datenträger – Preise.

   Die ID der Datenträgerressource wird angezeigt, sobald der Befehl erfolgreich abgeschlossen wurde, wie in der folgenden Beispielausgabe gezeigt. Sie können die Datenträger-ID verwenden, um den Datenträger im nächsten Abschnitt einzubinden.

   /subscriptions/<subscriptionID>/resourceGroups/MC_myAKSCluster_myAKSCluster_eastus/providers/Microsoft.Compute/disks/myAKSDisk
   

Einbinden des Datenträgers als Volume

1. Erstellen Sie eine Datei pv-azuredisk.yaml mit einem PersistentVolume. Aktualisieren Sie volumeHandle mit der Datenträgerressourcen-ID aus dem vorherigen Schritt. Geben Sie für Windows Server-Container ntfs- für den Parameter fsType an.

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolume
   metadata:
     annotations:
       pv.kubernetes.io/provisioned-by: disk.csi.azure.com
     name: pv-azuredisk
   spec:
     capacity:
       storage: 20Gi
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
     storageClassName: managed-csi
     csi:
       driver: disk.csi.azure.com
       volumeHandle: /subscriptions/<subscriptionID>/resourceGroups/MC_myAKSCluster_myAKSCluster_eastus/providers/Microsoft.Compute/disks/myAKSDisk
       volumeAttributes:
         fsType: ext4
   

2. Erstellen Sie eine Datei pvc-azuredisk.yaml mit einem PersistentVolumeClaim-Objekt, das PersistentVolume verwendet.

   apiVersion: v1
   kind: PersistentVolumeClaim
   metadata:
     name: pvc-azuredisk
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     resources:
       requests:
         storage: 20Gi
     volumeName: pv-azuredisk
     storageClassName: managed-csi
   

3. Erstellen Sie PersistentVolume und PersistentVolumeClaim mithilfe des Befehls kubectl apply. Verweisen Sie dabei auf die beiden erstellten YAML-Dateien.

   kubectl apply -f pv-azuredisk.yaml
   kubectl apply -f pvc-azuredisk.yaml
   

4. Vergewissern Sie sich, dass mit dem Befehl kubectl get pvcPersistentVolumeClaim erstellt und an PersistentVolume gebunden wurde.

   kubectl get pvc pvc-azuredisk
   

   Die Ausgabe des Befehls sieht in etwa wie im folgenden Beispiel aus:

   NAME            STATUS   VOLUME         CAPACITY    ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
   pvc-azuredisk   Bound    pv-azuredisk   20Gi        RWO                           5s
   

5. Erstellen Sie eine Datei azure-disk-pod.yaml, um auf PersistentVolumeClaim zu verweisen. Geben Sie für Windows Server-Container einen mountPath gemäß Windows-Pfadkonvention an, z. B. D: .

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: mypod
   spec:
     nodeSelector:
       kubernetes.io/os: linux
     containers:
     - image: mcr.microsoft.com/oss/nginx/nginx:1.15.5-alpine
       name: mypod
       resources:
         requests:
           cpu: 100m
           memory: 128Mi
         limits:
           cpu: 250m
           memory: 256Mi
       volumeMounts:
         - name: azure
           mountPath: /mnt/azure
     volumes:
       - name: azure
         persistentVolumeClaim:
           claimName: pvc-azuredisk
   

6. Wenden Sie die Konfiguration an, und binden Sie das Volume mithilfe des Befehls kubectl apply ein.

   kubectl apply -f azure-disk-pod.yaml
   

Bereinigen von Ressourcen

Wenn Sie mit den in diesem Artikel erstellten Ressourcen fertig sind, können Sie sie mithilfe des Befehls kubectl delete entfernen.

# Remove the pod
kubectl delete -f azure-pvc-disk.yaml

# Remove the persistent volume claim
kubectl delete -f azure-pvc.yaml

Nächste Schritte

• Informationen zur Verwendung des CSI-Treibers für Azure Disk Storage finden Sie unter Verwenden von Azure Disk Storage mit CSI-Treibern.
• Entsprechenden bewährte Methoden finden Sie unter Bewährte Methoden für die Speicherung und Sicherungen in AKS.