容器存储接口 CSI

Last updated 9 months ago

Container Storage Interface (CSI) 是从 v1.9 引入的容器存储接口,用于扩展 Kubernetes 的存储生态。实际上,CSI 是整个容器生态的标准存储接口,同样适用于 Mesos、Cloud Foundry 等其他的容器集群调度系统。

版本信息

Kubernetes

CSI Spec

Status

v1.9

v0.1

Alpha

v1.10

v0.2

Beta

v1.11-v1.12

v0.3

Beta

Sidecar 容器版本

Container Name

CSI spec

Latest Release Tag

csi-provisioner

v0.3

v0.3.1

csi-attacher

v0.3

v0.3.0

driver-registrar

v0.3

v0.3.0

原理

类似于 CRI,CSI 也是基于 gRPC 实现。详细的 CSI SPEC 可以参考 这里,它要求插件开发者要实现三个 gRPC 服务:

  • Identity Service:用于 Kubernetes 与 CSI 插件协调版本信息

  • Controller Service:用于创建、删除以及管理 Volume 存储卷

  • Node Service:用于将 Volume 存储卷挂载到指定的目录中以便 Kubelet 创建容器时使用(需要监听在 /var/lib/kubelet/plugins/[SanitizedCSIDriverName]/csi.sock

由于 CSI 监听在 unix socket 文件上, kube-controller-manager 并不能直接调用 CSI 插件。为了协调 Volume 生命周期的管理,并方便开发者实现 CSI 插件,Kubernetes 提供了几个 sidecar 容器并推荐使用下述方法来部署 CSI 插件:

该部署方法包括:

  • StatefuelSet:副本数为 1 保证只有一个实例运行,它包含三个容器

    • 用户实现的 CSI 插件

    • External Attacher:Kubernetes 提供的 sidecar 容器,它监听 VolumeAttachmentPersistentVolume 对象的变化情况,并调用 CSI 插件的 ControllerPublishVolume 和 ControllerUnpublishVolume 等 API 将 Volume 挂载或卸载到指定的 Node 上

    • External Provisioner:Kubernetes 提供的 sidecar 容器,它监听 PersistentVolumeClaim 对象的变化情况,并调用 CSI 插件的 ControllerPublishControllerUnpublish 等 API 管理 Volume

  • Daemonset:将 CSI 插件运行在每个 Node 上,以便 Kubelet 可以调用。它包含 2 个容器

    • 用户实现的 CSI 插件

    • Driver Registrar:注册 CSI 插件到 kubelet 中,并初始化 NodeId(即给 Node 对象增加一个 Annotation csi.volume.kubernetes.io/nodeid

配置

  • API Server 配置:

--allow-privileged=true
--feature-gates=CSIPersistentVolume=true,MountPropagation=true
--runtime-config=storage.k8s.io/v1alpha1=true
  • Controller-manager 配置:

--feature-gates=CSIPersistentVolume=true
  • Kubelet 配置:

--allow-privileged=true
--feature-gates=CSIPersistentVolume=true,MountPropagation=true

示例

Kubernetes 提供了几个 CSI 示例,包括 NFS、ISCSI、HostPath、Cinder 以及 FlexAdapter 等。在实现 CSI 插件时,这些示例可以用作参考。

Name

Status

More Information

Cinder

v0.2.0

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plug-in for Cinder

DigitalOcean Block Storage

v0.0.1 (alpha)

A Container Storage Interface (CSI) Driver for DigitalOcean Block Storage

AWS Elastic Block Storage

v0.0.1(alpha)

A Container Storage Interface (CSI) Driver for AWS Elastic Block Storage (EBS)

GCE Persistent Disk

Alpha

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plugin for Google Compute Engine Persistent Disk

OpenSDS

Beta

For more information, please visit releases and https://github.com/opensds/nbp/tree/master/csi

Portworx

0.2.0

CSI implementation is available here which can be used as an example also.

RBD

v0.2.0

A Container Storage Interface (CSI) Storage RBD Plug-in for Ceph

CephFS

v0.2.0

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plug-in for CephFS

ScaleIO

v0.1.0

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plugin for DellEMC ScaleIO

vSphere

v0.1.0

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plug-in for VMware vSphere

NetApp

v0.2.0 (alpha)

A Container Storage Interface (CSI) Storage Plug-in for NetApp's Trident container storage orchestrator

Ember CSI

v0.2.0 (alpha)

Multi-vendor CSI plugin supporting over 80 storage drivers to provide block and mount storage to Container Orchestration systems.

Nutanix

beta

A Container Storage Interface (CSI) Storage Driver for Nutanix

Quobyte

v0.2.0

A Container Storage Interface (CSI) Plugin for Quobyte

下面以 NFS 为例来看一下 CSI 插件的使用方法。

首先需要部署 NFS 插件:

git clone https://github.com/kubernetes-csi/drivers
cd drivers/pkg/nfs
kubectl create -f deploy/kubernetes

然后创建一个使用 NFS 存储卷的容器

kubectl create -f examples/kubernetes/nginx.yaml

该例中已直接创建 PV 的方式使用 NFS

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: data-nfsplugin
labels:
name: data-nfsplugin
annotations:
csi.volume.kubernetes.io/volume-attributes: '{"server":"10.10.10.10","share":"share"}'
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
capacity:
storage: 100Gi
csi:
driver: csi-nfsplugin
volumeHandle: data-id
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: data-nfsplugin
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 100Gi
selector:
matchExpressions:
- key: name
operator: In
values: ["data-nfsplugin"]

也可以用在 StorageClass 中

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
name: csi-sc-nfsplugin
provisioner: csi-nfsplugin
parameters:
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: request-for-storage
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 5Gi
storageClassName: csi-sc-nfsplugin

参考文档