Longhorn 实战：Kubernetes 分布式块存储部署与使用

一、Longhorn 简介

Longhorn 是轻量级、云原生的分布式块存储系统，专为 Kubernetes 设计：

• 分布式架构：数据自动跨节点复制（默认 3 副本）
• 精简配置：按需分配存储空间
• 快照/备份：支持定时快照与备份到 S3
• 易运维：提供直观的 Web UI 管理界面

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二、部署准备

1. 环境要求

• Kubernetes 集群（v1.18+）
• 所有节点开放端口：9796（数据传输）、9800（API）
• 节点需安装：

  nfs-utils  # CentOS/RHEL
  open-iscsi # Ubuntu/Debian
  

2. 安装 Helm

curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3
chmod 700 get_helm.sh
./get_helm.sh

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三、部署 Longhorn

1. 添加 Helm 仓库

helm repo add longhorn https://charts.longhorn.io
helm repo update

2. 安装 Longhorn

kubectl create namespace longhorn-system
helm install longhorn longhorn/longhorn \
  --namespace longhorn-system \
  --version 1.5.1

3. 验证安装

kubectl -n longhorn-system get pods
# 预期输出：所有Pod状态为Running

4. 访问 Web UI

kubectl port-forward -n longhorn-system svc/longhorn-frontend 8080:80

浏览器访问：http://localhost:8080

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四、创建存储卷

1. 定义 StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: longhorn-sc
provisioner: driver.longhorn.io
allowVolumeExpansion: true
parameters:
  numberOfReplicas: "3"     # 副本数
  staleReplicaTimeout: "30" # 副本超时(分钟)

2. 创建 PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  storageClassName: longhorn-sc
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

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五、应用中使用存储

MySQL 示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "password"
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: data
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pvc

验证数据持久化：

kubectl exec -it mysql-pod -- mysql -uroot -ppassword -e "CREATE DATABASE test;"
# 删除Pod后重新创建，数据库仍存在

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六、高级功能

1. 创建快照

apiVersion: longhorn.io/v1beta2
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: mysql-snapshot
spec:
  volume: mysql-pvc  # PVC名称
  snapshotName: hourly-backup

2. 配置 S3 备份

在 Longhorn UI 中：

1. 进入 Settings > Backup Target
2. 填写 S3 信息：

   s3://backup-bucket@us-east-1/
   accessKey=AKIAXXX
   secretKey=YYYY
   

3. 监控指标

Prometheus 自动抓取指标端点：

http://longhorn-backend:9500/v1/metrics

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七、故障排查

常见问题解决：

1. 卷卡在 Attaching 状态

   kubectl -n longhorn-system logs -l app=longhorn-manager
   # 检查节点间网络连通性
   

2. 副本同步失败
   • 在 UI 中检查副本节点状态
   • 验证 open-iscsi 服务运行正常
3. 存储空间不足

   kubectl edit pvc mysql-pvc  # 修改storage大小
   

注意事项：生产环境建议使用专用存储节点，并定期验证备份完整性。

通过以上步骤，您已完成 Longhorn 的部署与应用集成，实现了 Kubernetes 的持久化存储能力。