3. 环境准备：Kubernetes集群要求、节点规划、操作系统与内核参数调优

Longhorn 作为 Kubernetes 原生的分布式块存储系统，其稳定性和性能高度依赖底层基础设施的配置。本章将详细阐述部署 Longhorn 前必须完成的环境准备工作，包括集群版本要求、节点资源规划、操作系统选型以及关键的内核参数调优（iSCSI、NFS、文件系统）。

3.1 Kubernetes 集群版本与组件要求

Longhorn 对 Kubernetes 集群有明确的版本依赖。在生产环境中，务必使用经过官方验证的稳定版本，以避免因 API 变更或功能缺失导致的兼容性问题。

3.2 节点规划与资源建议

Longhorn 采用无中心节点的对等架构，每个存储节点都运行一个 longhorn-engine 实例。合理的节点规划是保障数据高可用和性能隔离的基础。

3.2.1 节点角色与标签

• 控制面节点（Control Plane）： 运行 Longhorn Manager（API Server）和 UI。建议至少 3 个节点用于高可用。
• 存储节点（Storage Node）： 运行 Longhorn Engine 和 Instance Manager。所有提供本地磁盘的 Worker 节点都应打上 node.longhorn.io/create-default-disk=true 标签。
• 专用存储节点（可选）： 对于高 IOPS 场景，建议使用独立节点并打上 node.longhorn.io/only-storage-node=true 标签，避免与计算 Pod 争抢资源。

3.2.2 硬件资源最低要求

3.3 操作系统与内核参数调优

操作系统层面的调优是 Longhorn 性能的基石。主要涉及 iSCSI 发起端、NFS 客户端以及文件系统挂载参数。

3.3.1 操作系统选型

Longhorn 官方支持以下 Linux 发行版，建议优先选择 LTS 版本：

• Ubuntu： 22.04 LTS / 24.04 LTS（推荐，社区支持最好）
• Debian： 12 (Bookworm)
• RHEL / Rocky Linux： 9.x
• openSUSE Leap： 15.5+

3.3.2 内核模块加载

Longhorn 依赖 iSCSI 和 NFS 内核模块。请确保以下模块已加载：

# 加载 iSCSI 相关模块
modprobe iscsi_tcp
modprobe ib_iser  # 如果使用 RDMA

# 加载 NFS 模块
modprobe nfs
modprobe nfsd

# 持久化配置（写入 /etc/modules-load.d/longhorn.conf）
cat <<EOF > /etc/modules-load.d/longhorn.conf
iscsi_tcp
nfs
nfsd
EOF

3.3.3 关键内核参数调整

以下参数直接影响 Longhorn 的数据传输效率和稳定性。请在所有存储节点上执行：

# 调整 iSCSI 超时与重试参数
cat <<EOF >> /etc/sysctl.d/99-longhorn.conf

# iSCSI 参数
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 120
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 8

# NFS 参数（提升并发性能）
sunrpc.tcp_slot_table_entries = 128
sunrpc.udp_slot_table_entries = 128

# 文件系统与内存
vm.dirty_ratio = 20
vm.dirty_background_ratio = 5
vm.swappiness = 10

# 网络缓冲区（针对 10GbE 网络）
net.core.rmem_max = 134217728
net.core.wmem_max = 134217728
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 134217728
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 134217728

EOF

# 立即生效
sysctl --system

3.4 文件系统与挂载选项

Longhorn 对底层文件系统有特定要求。推荐使用 ext4 或 XFS，并启用特定的挂载选项以提升性能和数据安全性。

3.4.1 文件系统格式化

# 使用 ext4（推荐，兼容性最好）
mkfs.ext4 -m 0 -E lazy_itable_init=0,lazy_journal_init=0 /dev/sdb

# 使用 XFS（适合大文件顺序读写）
mkfs.xfs -f -m reflink=0 /dev/sdb

3.4.2 挂载选项

在 /etc/fstab 中配置数据盘挂载，建议使用以下选项：

# ext4 挂载示例
/dev/sdb /var/lib/longhorn ext4 defaults,noatime,nodiratime,data=ordered,barrier=1 0 2

# XFS 挂载示例
/dev/sdb /var/lib/longhorn xfs defaults,noatime,nodiratime,allocsize=1m 0 2

• noatime / nodiratime： 禁止更新访问时间，减少元数据写入，提升随机读写性能。
• data=ordered： ext4 的默认模式，保证数据先于元数据落盘，防止崩溃后文件系统不一致。
• barrier=1： 确保写屏障启用，防止电源故障导致的数据损坏。
• allocsize=1m： XFS 预分配大小，减少文件碎片，适合 Longhorn 的卷文件。

3.5 环境准备总览图

下图展示了从操作系统层到 Kubernetes 集群层的完整环境准备链路：

3.6 验证清单

在继续 Helm 部署之前，请逐项确认以下环境准备条件：