kubernetes/k8s CSI分析-容器存储接口分析

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良凯尔

已于 2022-06-26 10:47:04 修改

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分类专栏： kubernetes CSI 源码分析文章标签： kubernetes 架构源码

于 2021-07-24 16:43:51 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kyle18826138721/article/details/119060494

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更多 k8s CSI 的分析，可以查看这篇博客kubernetes ceph-csi分析，以 ceph-csi 为例，做了详细的源码分析。

其他关联博客：kubernetes/k8s CRI分析-容器运行时接口分析
 kubernetes/k8s CNI分析-容器网络接口分析

概述

kubernetes的设计初衷是支持可插拔架构，从而利于扩展kubernetes的功能。在此架构思想下，kubernetes提供了3个特定功能的接口，分别是容器网络接口CNI、容器运行时接口CRI和容器存储接口CSI。kubernetes通过调用这几个接口，来完成相应的功能。

下面我们来对容器存储接口CSI来做一下介绍与分析。

在本文中，会对CSI是什么、为什么要有CSI、CSI系统架构做一下介绍，然后对CSI所涉及的k8s对象与组件进行了简单的介绍，以及k8s对CSI存储进行相关操作的流程分析，存储相关操作包括了存储创建、存储扩容、存储挂载、解除存储挂载以及存储删除操作。

CSI是什么

CSI是Container Storage Interface（容器存储接口）的简写。

CSI的目的是定义行业标准“容器存储接口”，使存储供应商（SP）能够开发一个符合CSI标准的插件并使其可以在多个容器编排（CO）系统中工作。CO包括Cloud Foundry, Kubernetes, Mesos等。

kubernetes将通过CSI接口来跟第三方存储厂商进行通信，来操作存储，从而提供容器存储服务。

为什么要有CSI

其实在没有CSI之前kubernetes就已经提供了强大的存储卷插件系统，但是这些插件系统实现是kubernetes代码的一部分，需要随kubernetes组件二进制文件一起发布，这样就会存在一些问题。

（1）如果第三方存储厂商发现有问题需要修复或者优化，即使修复后也不能单独发布，需要与kubernetes一起发布，对于k8s本身而言，不仅要考虑自身的正常迭代发版，还需要考虑到第三方存储厂商的迭代发版，这里就存在双方互相依赖、制约的问题，不利于双方快速迭代；
（2）另外第三方厂商的代码跟kubernetes代码耦合在一起，还会引起安全性、可靠性问题，还增加了kubernetes代码的复杂度以及后期的维护成本等等。

基于以上问题，kubernetes将存储体系抽象出了外部存储组件接口即CSI，kubernetes通过grpc接口与第三方存储厂商的存储卷插件系统进行通信。

这样一来，对于第三方存储厂商来说，既可以单独发布和部署自己的存储插件，进行正常迭代，而又无需接触kubernetes核心代码，降低了开发的复杂度。同时，对于kubernetes来说，这样不仅降低了自身的维护成本，还能为用户提供更多的存储选项。

CSI系统架构

这是一张k8s csi的系统架构图，图中所画的组件以及k8s对象，接下来会一一进行分析。

在这里插入图片描述

CSI相关组件一般采用容器化部署，减少环境依赖。

涉及k8s对象

1. PersistentVolume

持久存储卷，集群级别资源，代表了存储卷资源，记录了该存储卷资源的相关信息。

回收策略

（1）retain：保留策略，当删除pvc的时候，保留pv与外部存储资源。

（2）delete：删除策略，当与pv绑定的pvc被删除的时候，会从k8s集群中删除pv对象，并执行外部存储资源的删除操作。

（3）resycle（已废弃）

pv状态迁移

available --> bound --> released

2. PersistentVolumeClaim

持久存储卷声明，namespace级别资源，代表了用户对于存储卷的使用需求声明。

示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: test
  namespace: test
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: csi-cephfs-sc
  volumeMode: Filesystem

pvc状态迁移

pending --> bound

3. StorageClass

定义了创建pv的模板信息，集群级别资源，用于动态创建pv。

示例：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: csi-rbd-sc
parameters:
  clusterID: ceph01
  imageFeatures: layering
  imageFormat: "2"
  mounter: rbd
  pool: kubernetes
provisioner: rbd.csi.ceph.com
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: Immediate