Kubernetes GA的容器存储接口（CSI）

2019年1月15日星期二

Kubernetes 徽标

作者： Google高级软件工程师Saad Ali

Kubernetes 的实现集装箱存放接口（CSI）已在Kubernetes v1.13版本中提升为GA。对CSI的支持为作为Alpha引入在Kubernetes v1.9版本中，以及晋升为Beta 在Kubernetes v1.10版本中。

GA里程碑表明，Kubernetes用户可以依赖该功能及其API，而不必担心将来会出现向后不兼容的更改，从而导致回归。 GA功能受 Kubernetes 弃用政策.

为什么选择CSI？

尽管在CSI之前Kubernetes提供了功能强大的卷插件系统，但要在Kubernetes中添加对新的卷插件的支持却具有挑战性：卷插件是“树中的”，这意味着它们的代码是Kubernetes核心代码的一部分，并随核心Kubernetes二进制文件一起提供。 —希望向Kubernetes添加对其存储系统的支持（甚至修复现有的批量插件中的错误）的供应商被迫与Kubernetes的发布过程保持一致。此外，第三方存储代码在核心Kubernetes二进制文件中引起可靠性和安全性问题，并且该代码对于Kubernetes维护人员来说通常很难（在某些情况下是不可能）进行测试和维护。

CSI被开发为将任意块和文件存储存储系统暴露给诸如Kubernetes之类的容器编排系统（CO）上的容器化工作负载的标准。随着容器存储接口的采用，Kubernetes卷层变得真正可扩展。使用CSI，第三方存储提供商可以编写和部署在Kubernetes中公开新存储系统的插件，而无需接触核心的Kubernetes代码。这为Kubernetes用户提供了更多的存储选项，并使系统更加安全可靠。

什么是新的？

随着向GA的推广，CSI的Kubernetes实现引入了以下更改：

Kubernetes 现在与CSI规范兼容 v1.0 和 v0.3 （而不是CSI规范 v0.2 ）。
- CSI规范v0.3.0和v1.0.0之间发生了重大变化，但是Kubernetes v1.13支持两个版本，因此任何一个版本都可以与Kubernetes v1.13一起使用。
- 请注意，随着CSI 1.0 API的发布，不支持使用0.3和更早版本的CSI API的CSI驱动程序，并且计划在Kubernetes v1.15中删除该支持。
- CSI规范v0.2和v0.3之间没有重大变化，因此v0.2驱动程序也应与Kubernetes v1.10.0 +一起使用。
- CSI规范v0.1和v0.2之间发生了重大变化，因此，在使用Kubernetes v1.10.0 +之前，必须将非常老的实现CSI 0.1的驱动程序更新为至少兼容0.2。
的 Kubernetes VolumeAttachment object (introduced in v1.9 in the storage v1alpha1 group, 和 added to the v1beta1 group in v1.10) has been added to the storage v1 group in v1.13.
的 Kubernetes CSIPersistentVolumeSource volume type has been promoted to GA.
的 Kubelet设备插件注册机制在Kubernetes v1.13中，kubelet发现新CSI驱动程序的方法已被提升为GA。

如何部署CSI驱动程序？

对如何在Kubernetes上部署或管理现有CSI驱动程序感兴趣的Kubernetes用户，请查看CSI驱动程序作者提供的文档。

如何使用CSI卷？

Assuming a CSI storage plugin is already deployed on a Kubernetes cluster, users can use CSI volumes through the familiar Kubernetes storage API objects: PersistentVolumeClaims, PersistentVolumes, 和 StorageClasses. Documented 这里 .

尽管CSI的Kubernetes实现是Kubernetes v1.13中的GA功能，但它可能需要以下标志：

API服务器二进制文件和kubelet二进制文件：
- --allow-privileged=true
  - 大多数CSI插件都需要双向挂载传播，只能针对特权Pod启用它。特权Pod仅允许在已将此标志设置为true的群集上使用（在某些环境下，例如GCE，GKE和kubeadm，这是默认设置）。

动态预配

You can enable automatic creation/deletion of volumes for CSI Storage plugins that support dynamic provisioning by creating a StorageClass pointing to the CSI plugin.

的 following StorageClass, for example, enables dynamic creation of “fast-storage” volumes by a CSI volume plugin called “csi-driver.example.com”.

kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: csi-driver.example.com
parameters:
  type: pd-ssd
  csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-name: mysecret
  csi.storage.k8s.io/provisioner-secret-namespace: mynamespace

GA的新功能 CSI外部供应商 (v1.0.1+) reserves the parameter keys prefixed with csi.storage.k8s.io/. If the keys do not correspond to a set of known keys the values are simply ignored (and not passed to the CSI driver). 的 older secret parameter keys (csiProvisionerSecretName, csiProvisionerSecretNamespace, etc.) are also supported by CSI外部供应商 v1.0.1 but are deprecated 和 may be removed in future releases of the CSI外部供应商.

Dynamic provisioning is triggered by the creation of a PersistentVolumeClaim object. 的 following PersistentVolumeClaim, for example, triggers dynamic provisioning using the StorageClass above.

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-request-for-storage
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi
  storageClassName: fast-storage

When volume provisioning is invoked, the parameter type: pd-ssd 和 the secret any referenced secret(s) are passed to the CSI plugin csi-driver.example.com via a CreateVolume call. In response, the external volume plugin provisions a new volume 和 then automatically create a PersistentVolume object to represent the new volume. Kubernetes then binds the new PersistentVolume object to the PersistentVolumeClaim, making it ready to use.

If the fast-storage StorageClass is marked as “default”, there is no need to include the storageClassName in the PersistentVolumeClaim, it will be used by default.

预先配置的卷

You can always expose a pre-existing volume in Kubernetes by manually creating a PersistentVolume object to represent the existing volume. 的 following PersistentVolume, for example, exposes a volume with the name “existingVolumeName” belonging to a CSI storage plugin called “csi-driver.example.com”.

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-manually-created-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  csi:
    driver: csi-driver.example.com
    volumeHandle: existingVolumeName
    readOnly: false
    fsType: ext4
    volumeAttributes:
      foo: bar
    controllerPublishSecretRef:
      name: mysecret1
      namespace: mynamespace
    nodeStageSecretRef:
      name: mysecret2
      namespace: mynamespace
    nodePublishSecretRef
      name: mysecret3
      namespace: mynamespace

固定和安装

You can reference a PersistentVolumeClaim that is bound to a CSI volume in any pod or pod template.

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
    - name: my-frontend
      image: nginx
      volumeMounts:
      - mountPath: "/var/www/html"
        name: my-csi-volume
  volumes:
    - name: my-csi-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-request-for-storage

When the pod referencing a CSI volume is scheduled, Kubernetes will trigger the appropriate operations against the external CSI plugin (ControllerPublishVolume, NodeStageVolume, NodePublishVolume, etc.) to ensure the specified volume is attached, mounted, 和 ready to use by the containers in the pod.

有关更多详细信息，请参阅CSI实现。设计文件和文件资料 .

如何编写CSI驱动程序？

的 kubernetes-csi 该站点详细介绍了如何在Kubernetes上开发，部署和测试CSI驱动程序。通常，CSI驱动程序应与以下Sidecar（辅助）容器一起部署在Kubernetes上：

外部附件
- Watches Kubernetes VolumeAttachment objects 和 triggers ControllerPublish 和 ControllerUnpublish operations against a CSI endpoint.
外部供应商
- Watches Kubernetes PersistentVolumeClaim objects 和 triggers CreateVolume 和 DeleteVolume operations against a CSI endpoint.
节点驱动程序注册器
- 使用以下命令向kubelet注册CSI驱动程序 Kubelet设备插件机制.
集群驱动程序注册器（Α）
- Registers a CSI Driver with the Kubernetes cluster by creating a CSIDriver object which enables the driver to customize how Kubernetes interacts with it.
外部快照者（Α）
- Watches Kubernetes VolumeSnapshot CRD objects 和 triggers CreateSnapshot 和 DeleteSnapshot operations against a CSI endpoint.
活力探针
- 可以包含在CSI插件窗格中以启用 Kubernetes 活力探针机制。

存储供应商可以使用这些组件为其插件构建Kubernetes部署，同时使CSI驱动程序完全不了解Kubernetes。

CSI驱动程序列表

CSI驱动程序由第三方开发和维护。您可以找到CSI驱动程序的非确定列表这里 .

树内音量插件呢？

有计划将大多数持久性远程树内卷插件迁移到CSI。有关更多详细信息，请参见设计文件 .

GA的局限性

CSI的GA实现具有以下限制：

临时本地卷必须创建PVC（不支持CSI卷的Pod内联引用）。

下一步是什么？

致力于将仍处于Alpha到Beta的Kubernetes CSI功能进行移动：
- 原始块体积
- 拓扑意识（Kubernetes能够理解和影响CSI卷的配置位置（区域，区域等）的能力。
- 取决于CSI CRD的功能（例如“跳过附加”和“挂载Pod信息”）。
- 卷快照
努力完成对本地临时卷的支持。
致力于将远程持久树内卷插件迁移到CSI。

如何参与？

Kubernetes Slack频道 wg-csi 和Google小组 kubernetes-sig-storage-wg-csi 连同任何标准 SIG存储通讯渠道是与SIG存储团队联系的绝佳媒介。

与所有Kubernetes一样，该项目是来自不同背景的许多贡献者共同努力的结果。我们非常感谢新的贡献者，他们在本季度加强了工作，以帮助该项目达到通用计划：

萨德·阿里（萨阿里 )
欧雪珊（ msau42)
Serguei Bezverkhi（斯贝兹韦克 )
木村正树（姆基拉姆 )
帕特里克·奥利（ h地 )
路易斯·潘邦（ pa )
JanŠafránek（沙弗拉恩 )
弗拉基米尔·维维恩（弗拉基米尔 )
程兴（真实的 )
兴阳（ ing阳 )
朱大卫（ davidz627 )

如果您有兴趣参与CSI或Kubernetes Storage System的任何部分的设计和开发，请加入 Kubernetes 存储特别兴趣小组（SIG）。我们正在迅速发展，并随时欢迎新的贡献者。

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