存储管理

CSI

Container Storage Interface (CSI) 是容器存储接口的缩写，它是一个行业标准规范，旨在将任意块存储（block storage）和文件存储（file storage）系统暴露给容器编排系统（Container Orchestration Systems，简称 COs，如 Kubernetes、Mesos 等）上的容器化工作负载。

背景与历史

• 在 CSI 出现之前，Kubernetes 的存储卷插件（Volume Plugins）是 in-tree（内置树内）的，即插件代码直接集成在 Kubernetes 核心代码中，随 Kubernetes 二进制文件一起发布。
• 这导致第三方存储厂商添加新存储支持或修复 bug 时，必须跟随 Kubernetes 的发布周期，过程复杂且容易引入安全/可靠性问题。
• CSI 从 Kubernetes 1.9 引入 alpha 版本，1.10 升为 beta，1.13 版本正式 GA（General Availability），成为稳定特性。
• CSI 的目标是使存储插件 out-of-tree（树外），允许厂商独立开发、部署和维护插件，而无需修改 Kubernetes 核心代码。

CSI 的核心优势

• 可扩展性：第三方存储提供商只需实现 CSI 标准接口，即可将存储系统集成到 Kubernetes 中，支持动态 provisioning（动态供给）。
• 标准化：一个 CSI 驱动程序可以跨多个容器编排系统工作（如 Kubernetes 和 Mesos）。
• 容器化部署：CSI 驱动以容器形式运行，支持现代特性如卷快照（snapshots）、卷扩展（expansion）、克隆（cloning）等。
• 安全性与维护性：减少核心代码体积，厂商可独立发布更新。

CSI 架构与组件

CSI 通过 gRPC 接口通信，主要包括：

• CSI Driver：由存储厂商实现的核心容器，包括：
  • Identity Service：识别驱动信息。
  • Controller Service：处理卷创建/删除、附加/分离、快照等控制器端操作（通常部署为 StatefulSet）。
  • Node Service：处理节点端操作，如卷挂载/卸载（通常部署为 DaemonSet）。
• Sidecar Containers（Kubernetes 官方提供的辅助容器）：
  • external-provisioner：监听 PVC，触发卷创建/删除。
  • external-attacher：处理卷附加/分离。
  • external-resizer：支持卷扩展。
  • external-snapshotter：支持卷快照。
  • node-driver-registrar：向 kubelet 注册驱动。
  • livenessprobe：健康检查。
• Kubernetes 通过这些 sidecar 与 CSI Driver 交互，用户无需关心底层细节。

使用方式

用户通过熟悉的 Kubernetes 对象使用 CSI：

• StorageClass：定义 provisioner（CSI 驱动名称）和参数，支持动态供给。
• PersistentVolumeClaim (PVC)：申请存储。
• PersistentVolume (PV)：自动或手动创建。

示例 StorageClass：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: csi.example.com  # CSI 驱动名称
parameters:
  type: ssd
allowVolumeExpansion: true  # 支持扩展