CSI - Container Storage Interface
Jimmy Song
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- [开放接口](concepts/open-interfaces.md)
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- [CRI - Container Runtime Interface（容器运行时接口）](concepts/cri.md)
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- [CNI - Container Network Interface（容器网络接口）](concepts/cni.md)
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- [CSI - Container Storage Interface（容器存储接口）](concepts/csi.md)
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- [设计理念](concepts/concepts.md)
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- [资源对象与基本概念解析](concepts/objects.md)
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- [Pod](concepts/pod-overview.md)
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# CSI - Container Storage Interface（容器存储接口）
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CSI 代表[容器存储接口](https://github.com/container-storage-interface/spec/blob/master/spec.md)，CSI 试图建立一个行业标准接口的规范，借助 CSI 容器编排系统（CO）可以将任意存储系统暴露给自己的容器工作负载。有关详细信息，请查看[设计方案](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/storage/container-storage-interface.md)。
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`csi` 卷类型是一种 in-tree（即跟其它存储插件在同一个代码路径下，随 Kubernetes 的代码同时编译的） 的 CSI 卷插件，用于 Pod 与在同一节点上运行的外部 CSI 卷驱动程序交互。部署 CSI 兼容卷驱动后，用户可以使用 `csi` 作为卷类型来挂载驱动提供的存储。
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CSI 持久化卷支持是在 Kubernetes v1.9 中引入的，作为一个 alpha 特性，必须由集群管理员明确启用。换句话说，集群管理员需要在 apiserver、controller-manager 和 kubelet 组件的 “`--feature-gates =`” 标志中加上 “`CSIPersistentVolume = true`”。
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CSI 持久化卷具有以下字段可供用户指定：
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- `driver`：一个字符串值，指定要使用的卷驱动程序的名称。必须少于 63 个字符，并以一个字符开头。驱动程序名称可以包含 “。”、“ - ”、“_” 或数字。
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- `volumeHandle`：一个字符串值，唯一标识从 CSI 卷插件的 `CreateVolume` 调用返回的卷名。随后在卷驱动程序的所有后续调用中使用卷句柄来引用该卷。
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- `readOnly`：一个可选的布尔值，指示卷是否被发布为只读。默认是 false。
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## 使用说明
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下面将介绍如何使用 CSI。
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### 动态配置
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可以通过为 CSI 创建插件 `StorageClass` 来支持动态配置的 CSI Storage 插件启用自动创建/删除 。
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例如，以下 `StorageClass` 允许通过名为 `com.example.team/csi-driver` 的 CSI Volume Plugin 动态创建 “fast-storage” Volume。
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```yaml
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kind: StorageClass
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apiVersion: storage.k8s.io/v1
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metadata:
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name: fast-storage
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provisioner: com.example.team/csi-driver
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parameters:
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type: pd-ssd
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```
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要触发动态配置，请创建一个 `PersistentVolumeClaim` 对象。例如，下面的 PersistentVolumeClaim 可以使用上面的 StorageClass 触发动态配置。
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```yaml
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apiVersion: v1
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kind: PersistentVolumeClaim
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metadata:
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name: my-request-for-storage
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spec:
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accessModes:
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- ReadWriteOnce
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resources:
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requests:
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storage: 5Gi
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storageClassName: fast-storage
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```
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当动态创建 Volume 时，通过 CreateVolume 调用，将参数 `type：pd-ssd` 传递给 CSI 插件 `com.example.team/csi-driver` 。作为响应，外部 Volume 插件会创建一个新 Volume，然后自动创建一个 `PersistentVolume` 对象来对应前面的 PVC 。然后，Kubernetes 会将新的 `PersistentVolume` 对象绑定到 `PersistentVolumeClaim`，使其可以使用。
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如果 `fast-storage` StorageClass 被标记为默认值，则不需要在 `PersistentVolumeClaim` 中包含 StorageClassName，它将被默认使用。
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### 预配置 Volume
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您可以通过手动创建一个 `PersistentVolume` 对象来展示现有 Volumes，从而在 Kubernetes 中暴露预先存在的 Volume。例如，暴露属于 `com.example.team/csi-driver` 这个 CSI 插件的 `existingVolumeName Volume`：
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```yaml
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apiVersion: v1
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kind: PersistentVolume
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metadata:
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name: my-manually-created-pv
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spec:
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capacity:
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storage: 5Gi
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accessModes:
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- ReadWriteOnce
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persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
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csi:
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driver: com.example.team/csi-driver
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volumeHandle: existingVolumeName
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readOnly: false
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```
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### 附着和挂载
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您可以在任何的 pod 或者 pod 的 template 中引用绑定到 CSI volume 上的 `PersistentVolumeClaim`。
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```yaml
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kind: Pod
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apiVersion: v1
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metadata:
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name: my-pod
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spec:
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containers:
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- name: my-frontend
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image: dockerfile/nginx
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volumeMounts:
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- mountPath: "/var/www/html"
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name: my-csi-volume
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volumes:
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- name: my-csi-volume
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persistentVolumeClaim:
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claimName: my-request-for-storage
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```
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当一个引用了 CSI Volume 的 pod 被调度时， Kubernetes 将针对外部 CSI 插件进行相应的操作，以确保特定的 Volume 被 attached、mounted， 并且能被 pod 中的容器使用。
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关于 CSI 实现的详细信息请参考[设计文档](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/storage/container-storage-interface.md)。
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## 创建 CSI 驱动
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Kubernetes 尽可能少地指定 CSI Volume 驱动程序的打包和部署规范。[这里](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/storage/container-storage-interface.md#third-party-csi-volume-drivers)记录了在 Kubernetes 上部署 CSI Volume 驱动程序的最低要求。
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最低要求文件还包含[概述部分](https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/storage/container-storage-interface.md#recommended-mechanism-for-deploying-csi-drivers-on-kubernetes)，提供了在 Kubernetes 上部署任意容器化 CSI 驱动程序的建议机制。存储提供商可以运用这个机制来简化 Kubernetes 上容器式 CSI 兼容 Volume 驱动程序的部署。
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作为推荐部署的一部分，Kubernetes 团队提供以下 sidecar（辅助）容器：
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- [External-attacher](https://github.com/kubernetes-csi/external-attacher)
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可监听 Kubernetes VolumeAttachment 对象并触发 ControllerPublish 和 ControllerUnPublish 操作的 sidecar 容器，通过 CSI endpoint 触发 ；
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- [External-provisioner](https://github.com/kubernetes-csi/external-provisioner)
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监听 Kubernetes PersistentVolumeClaim 对象的 sidecar 容器，并触发对 CSI 端点的 CreateVolume 和DeleteVolume 操作；
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- [Driver-registrar](https://github.com/kubernetes-csi/driver-registrar)
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使用 Kubelet（将来）注册 CSI 驱动程序的 sidecar 容器，并将 `NodeId` （通过 `GetNodeID` 调用检索到 CSI endpoint）添加到 Kubernetes Node API 对象的 annotation 里面。
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存储供应商完全可以使用这些组件来为其插件构建 Kubernetes Deployment，同时让它们的 CSI 驱动程序完全意识不到 Kubernetes 的存在。
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另外 CSI 驱动完全是由第三方存储供应商自己维护的，在 kubernetes 1.9 版本中 CSI 还处于 alpha 版本。
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## 参考
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- [Introducing Container Storage Interface (CSI) Alpha for Kubernetes](http://blog.kubernetes.io/2018/01/introducing-container-storage-interface.html)
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- [Container Storage Interface (CSI)](https://github.com/container-storage-interface/spec/blob/master/spec.md)
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