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Kubernetes CSI(一):介绍

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容器存储接口(CSI)是用于将任意块和文件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。使用CSI的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。

具体来说,Kubernetes针对CSI规定了以下内容:

  • Kubelet到CSI驱动程序的通信

    • Kubelet通过Unix域套接字直接向CSI驱动程序发起CSI调用(例如NodeStageVolumeNodePublishVolume等),以挂载和卸载卷。

    • Kubelet通过kubelet插件注册机制发现CSI驱动程序(以及用于与CSI驱动程序进行交互的Unix域套接字)。

    • 因此,部署在Kubernetes上的所有CSI驱动程序必须在每个受支持的节点上使用kubelet插件注册机制进行注册。

  • Master到CSI驱动程序的通信

    • Kubernetes master组件不会直接(通过Unix域套接字或其他方式)与CSI驱动程序通信。

    • Kubernetes master组件仅与Kubernetes API交互。

    • 因此,需要依赖于Kubernetes API的操作的CSI驱动程序(例如卷创建,卷attach,卷快照等)必须监听Kubernetes API并针对它触发适当的CSI操作(例如下面的一系列的external组件)。

组件

CSI调用说明

CSI实现中的组件分为两部分:

  • 由k8s官方维护的一系列external组件负责注册CSI driver 或监听k8s对象资源,从而发起csi driver调用,比如(node-driver-registrar,external-attacher,external-provisioner,external-resizer,external-snapshotter,livenessprobe)

  • 各云厂商or开发者自行开发的组件(需要实现CSI Identity,CSI Controller,CSI Node 接口)

RPC接口(开发商实现)

Identity Service


   
  1. service Identity {
  2.    //返回driver的信息,比如名字,版本
  3.   rpc GetPluginInfo(GetPluginInfoRequest)
  4.     returns (GetPluginInfoResponse) {}
  5.    //返回driver提供的能力,比如是否提供Controller Service,volume 访问能能力
  6.   rpc GetPluginCapabilities(GetPluginCapabilitiesRequest)
  7.     returns (GetPluginCapabilitiesResponse) {}
  8.    //探针
  9.   rpc Probe (ProbeRequest)
  10.     returns (ProbeResponse) {}
  11. }

Controller service


   
  1. service Controller {
  2.    //创建卷
  3.   rpc CreateVolume (CreateVolumeRequest)
  4.     returns (CreateVolumeResponse) {}
  5.    //删除卷
  6.   rpc DeleteVolume (DeleteVolumeRequest)
  7.     returns (DeleteVolumeResponse) {}
  8.    //attach 卷
  9.   rpc ControllerPublishVolume (ControllerPublishVolumeRequest)
  10.     returns (ControllerPublishVolumeResponse) {}
  11.    //unattach卷
  12.   rpc ControllerUnpublishVolume (ControllerUnpublishVolumeRequest)
  13.     returns (ControllerUnpublishVolumeResponse) {}
  14.    //返回存储卷的功能点,如是否支持挂载到多个节点上,是否支持多个节点同时读写
  15.   rpc ValidateVolumeCapabilities (ValidateVolumeCapabilitiesRequest)
  16.     returns (ValidateVolumeCapabilitiesResponse) {}
  17.    //列出所有卷
  18.   rpc ListVolumes (ListVolumesRequest)
  19.     returns (ListVolumesResponse) {}
  20.    //返回存储资源池的可用空间大小
  21.   rpc GetCapacity (GetCapacityRequest)
  22.     returns (GetCapacityResponse) {}
  23.    //返回controller插件的功能点,如是否支持GetCapacity接口,是否支持snapshot功能等
  24.   rpc ControllerGetCapabilities (ControllerGetCapabilitiesRequest)
  25.     returns (ControllerGetCapabilitiesResponse) {}
  26.    //创建快照
  27.   rpc CreateSnapshot (CreateSnapshotRequest)
  28.     returns (CreateSnapshotResponse) {}
  29.    //删除快照
  30.   rpc DeleteSnapshot (DeleteSnapshotRequest)
  31.     returns (DeleteSnapshotResponse) {}
  32.    //列出快照
  33.   rpc ListSnapshots (ListSnapshotsRequest)
  34.     returns (ListSnapshotsResponse) {}
  35.    //扩容
  36.   rpc ControllerExpandVolume (ControllerExpandVolumeRequest)
  37.     returns (ControllerExpandVolumeResponse) {}
  38.    //获得卷
  39.   rpc ControllerGetVolume (ControllerGetVolumeRequest)
  40.     returns (ControllerGetVolumeResponse) {
  41.         option (alpha_method) =  true;
  42.     }
  43. }

Node Service


   
  1. service Node {
  2.    //如果存储卷没有格式化,首先要格式化。然后把存储卷mount到一个临时的目录(这个目录通常是节点上的一个全局目录)。再通过NodePublishVolume将存储卷mount到pod的目录中。mount过程分为2步,原因是为了支持多个pod共享同一个volume(如NFS)。
  3.   rpc NodeStageVolume (NodeStageVolumeRequest)
  4.     returns (NodeStageVolumeResponse) {}
  5.    //NodeStageVolume的逆操作,将一个存储卷从临时目录umount掉
  6.   rpc NodeUnstageVolume (NodeUnstageVolumeRequest)
  7.     returns (NodeUnstageVolumeResponse) {}
  8.    //将存储卷从临时目录mount到目标目录(pod目录)
  9.   rpc NodePublishVolume (NodePublishVolumeRequest)
  10.     returns (NodePublishVolumeResponse) {}
  11.    //将存储卷从pod目录umount掉
  12.   rpc NodeUnpublishVolume (NodeUnpublishVolumeRequest)
  13.     returns (NodeUnpublishVolumeResponse) {}
  14.    //返回可用于该卷的卷容量统计信息。
  15.   rpc NodeGetVolumeStats (NodeGetVolumeStatsRequest)
  16.     returns (NodeGetVolumeStatsResponse) {}
  17.    //noe上执行卷扩容
  18.   rpc NodeExpandVolume(NodeExpandVolumeRequest)
  19.     returns (NodeExpandVolumeResponse) {}
  20.    //返回Node插件的功能点,如是否支持stage/unstage功能
  21.   rpc NodeGetCapabilities (NodeGetCapabilitiesRequest)
  22.     returns (NodeGetCapabilitiesResponse) {}
  23.    //返回节点信息
  24.   rpc NodeGetInfo (NodeGetInfoRequest)
  25.     returns (NodeGetInfoResponse) {}
  26. }

###External 组件(k8s Team)

这部分组件是由k8s官方提供的,作为k8s api跟csi driver的桥梁:

  • node-driver-registrar

    CSI node-driver-registrar是一个sidecar容器,可从CSI driver获取驱动程序信息(使用NodeGetInfo),并使用kubelet插件注册机制在该节点上的kubelet中对其进行注册。

  • external-attacher

    它是一个sidecar容器,用于监视Kubernetes VolumeAttachment对象并针对驱动程序端点触发CSI ControllerPublish和ControllerUnpublish操作

  • external-provisioner

    它是一个sidecar容器,用于监视Kubernetes PersistentVolumeClaim对象并针对驱动程序端点触发CSI CreateVolume和DeleteVolume操作。external-attacher还支持快照数据源。如果将快照CRD资源指定为PVC对象上的数据源,则此sidecar容器通过获取SnapshotContent对象获取有关快照的信息,并填充数据源字段,该字段向存储系统指示应使用指定的快照填充新卷 。

  • external-resizer

    它是一个sidecar容器,用于监视Kubernetes API服务器上的PersistentVolumeClaim对象的改动,如果用户请求在PersistentVolumeClaim对象上请求更多存储,则会针对CSI端点触发ControllerExpandVolume操作。

  • external-snapshotter

    它是一个sidecar容器,用于监视Kubernetes API服务器上的VolumeSnapshot和VolumeSnapshotContent CRD对象。创建新的VolumeSnapshot对象(引用与此驱动程序对应的SnapshotClass CRD对象)将导致sidecar容器提供新的快照。该Sidecar侦听指示成功创建VolumeSnapshot的服务,并立即创建VolumeSnapshotContent资源。

  • livenessprobe

    它是一个sidecar容器,用于监视CSI驱动程序的运行状况,并通过Liveness Probe机制将其报告给Kubernetes。这使Kubernetes能够自动检测驱动程序问题并重新启动Pod以尝试解决问题。

参考

  • https://kubernetes-csi.github.io/docs/introduction.html

  • https://draveness.me/kubernetes-volume/

  • https://www.dazhuanlan.com/2020/01/31/5e33a33ba05d1/


转载:https://blog.csdn.net/github_19391267/article/details/109975351
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