Longhorn、Kubernetes 向けクラウドネイティブ分散ブロックストレージ

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Longhorn は、Kubernetes 用の軽量で信頼性が高く、強力な分散ブロックストレージシステムです。

Longhorn はコンテナとマイクロサービスを使用して分散ブロックストレージを実装します。 Longhorn は、各ブロックデバイスボリュームに専用のストレージコントローラを作成し、複数のノードに保存されている複数のレプリカ間でボリュームを同期的に複製します。ストレージコントローラーとレプリカ自体は Kubernetes を使用してオーケストレーションされます。

特徴

単一障害点のないエンタープライズグレードの分散ブロックストレージ
ブロックストレージ増分スナップショット
効率的な変更ブロック検出に基づいて構築されたセカンダリストレージ（NFS または S3 互換オブジェクトストレージ）へのバックアップ
定期的なスナップショットとバックアップ
自動化された、中断のないアップグレード。実行中のストレージボリュームを中断することなく、Longhorn ソフトウェアスタック全体をアップグレードできます。
直感的なGUIダッシュボード

Longhornとは何ですか?

Longhorn は、Kubernetes 向けの軽量で信頼性が高く、使いやすい分散ブロックストレージシステムです。

Longhorn は次のアーキテクチャをサポートしています。

AMD64
ARM64 (実験的)

Longhorn は無料のオープンソースソフトウェアです。もともと Rancher Labs によって開発されましたが、現在は Cloud Native Computing Foundation のサンドボックスプロジェクトとして開発されています。

Longhorn を使用すると、次のことが可能になります。

Kubernetes クラスター内の分散ステートフルアプリケーションの永続ストレージとして Longhorn ボリュームを使用する
ブロックストレージをLonghornボリュームに分割し、クラウドプロバイダーに関係なくKubernetesボリュームを使用できるようにします。
複数のノードとデータセンターにまたがるブロックストレージを複製して可用性を向上
バックアップデータをNFSやAWS S3などの外部ストレージに保存する
クラスタ間災害復旧ボリュームを作成し、プライマリKubernetesクラスタのデータを2番目のKubernetesクラスタのバックアップから迅速に復元できるようにします。
ボリュームの定期的なスナップショットをスケジュールし、NFS または S3 互換のセカンダリストレージへの定期的なバックアップをスケジュールします。
バックアップからボリュームを復元する
永続ボリュームを中断せずに Longhorn をアップグレードする

Longhorn にはスタンドアロン UI が付属しており、Helm、kubectl、または Rancher アプリカタログを使用してインストールできます。

マイクロサービスを使用した分散ブロックストレージの簡素化

現代のクラウド環境では数千から数百万の分散ブロックストレージボリュームが必要となるため、一部のストレージコントローラーは非常に複雑な分散システムになっています。対照的に、Longhorn では、ボリュームを共通のディスクプールから構築できる限り、大規模なブロックストレージコントローラを複数の小規模なストレージコントローラに分割することで、ストレージシステムを簡素化できます。ボリュームごとに 1 つのストレージコントローラーを使用することで、Longhorn は各ボリュームをマイクロサービスに変換します。コントローラーは Longhorn Engine と呼ばれます。

Longhorn Manager コンポーネントは、Longhorn エンジンが連携して動作するように調整します。

クラウドプロバイダーに依存せずにKubernetesで永続ストレージを使用する

Pod はストレージを直接参照できますが、Pod またはコンテナーを移植できないため、これは推奨されません。代わりに、Kubernetes 永続ボリューム (PV) と永続ボリューム要求 (PVC) でワークロードのストレージ要件を定義します。 Longhorn では、ボリュームのサイズ、IOPS 要件、ボリュームのストレージリソースを提供するホスト上に必要な同期レプリカの数を指定できます。 Kubernetes リソースは、各 Longhorn ボリュームに対して PVC と対応する PV を使用したり、Longhorn ストレージクラスを使用してワークロードの PV を自動的に作成したりできるようになります。

レプリカは、基盤となるディスクまたはネットワークストレージ上にシンプロビジョニングされます。

複数のコンピューティングホストまたはストレージホストにわたる複数のレプリカのスケジュール設定

可用性を向上させるために、Longhorn は各ボリュームのレプリカを作成します。レプリカはボリュームの一連のスナップショットで構成され、各スナップショットには前のスナップショットからの変更が保存されます。ボリュームの各レプリカもコンテナー内で実行されるため、レプリカが 3 つあるボリュームではコンテナーが 4 つになります。

Longhorn では、各ボリュームのレプリカの数と、レプリカがスケジュールされるノードを構成できます。 Longhorn は各レプリカの状態を監視し、必要に応じてレプリカの修復と再構築を実行します。