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CSI 接口

CSI 即 Container Storage Interfaces，容器存储接口。目前，Kubernetes 中的存储子系统仍存在一些问题。存储驱动程序代码在 Kubernetes 核心存储库中进行维护，这很难测试。Kubernetes 还需要授予存储供应商许可，便于将代码嵌入 Kubernetes 核心存储库。

CSI 旨在定义行业标准，该标准将使支持 CSI 的存储提供商能够在支持 CSI 的容器编排系统中使用。

下图描述了一种与 CSI 集成的高级 Kubernetes 原型。

CSI 接口

  • 引入了三个新的外部组件以解耦 Kubernetes 和存储提供程序逻辑
  • 蓝色箭头表示针对 API 服务器进行调用的常规方法
  • 红色箭头显示 gRPC 以针对 Volume Driver 进行调用

扩展 CSI 和 Kubernetes

为了实现在 Kubernetes 上扩展卷的功能，应该扩展几个组件，包括 CSI 规范、“in-tree” 卷插件、external-provisioner 和 external-attacher。

扩展 CSI 规范

最新的 CSI 0.2.0 仍未定义扩展卷的功能。应引入新的 3 个 RPC：RequiresFSResize、 ControllerResizeVolume 和 NodeResizeVolume。

service Controller {
  rpc CreateVolume (CreateVolumeRequest)
    returns (CreateVolumeResponse) {}
……
  rpc RequiresFSResize (RequiresFSResizeRequest)
    returns (RequiresFSResizeResponse) {}
  rpc ControllerResizeVolume (ControllerResizeVolumeRequest)
    returns (ControllerResizeVolumeResponse) {}
}
service Node {
  rpc NodeStageVolume (NodeStageVolumeRequest)
    returns (NodeStageVolumeResponse) {}
……
  rpc NodeResizeVolume (NodeResizeVolumeRequest)
    returns (NodeResizeVolumeResponse) {}
}

扩展 “In-Tree” 卷插件

除了扩展的 CSI 规范之外，Kubernetes 中的 csiPlugin 接口还应实现 expandablePlugin。csiPlugin 接口将扩展代表 ExpanderController 的 PersistentVolumeClaim。

type ExpandableVolumePlugin interface {
VolumePlugin
ExpandVolumeDevice(spec Spec, newSize resource.Quantity, oldSize resource.Quantity) (resource.Quantity, error)
RequiresFSResize() bool
}

实现卷驱动程序

最后，为了抽象化实现的复杂性，应将单独的存储提供程序管理逻辑硬编码为以下功能，这些功能在 CSI 规范中已明确定义：

  • CreateVolume
  • DeleteVolume
  • ControllerPublishVolume
  • ControllerUnpublishVolume
  • ValidateVolumeCapabilities
  • ListVolumes
  • GetCapacity
  • ControllerGetCapabilities
  • RequiresFSResize
  • ControllerResizeVolume

展示

以具体的用户案例来演示此功能。

  • 为 CSI 存储供应商创建存储类
allowVolumeExpansion: true
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: csi-qcfs
parameters:
  csiProvisionerSecretName: orain-test
  csiProvisionerSecretNamespace: default
provisioner: csi-qcfsplugin
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: Immediate
  • 在 Kubernetes 集群上部署包括存储供应商 csi-qcfsplugin 在内的 CSI 卷驱动
  • 创建 PVC qcfs-pvc，它将由存储类 csi-qcfs 动态配置
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: qcfs-pvc
  namespace: default
....
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 300Gi
  storageClassName: csi-qcfs
  • 创建 MySQL 5.7 实例以使用 PVC qcfs-pvc
  • 为了反映完全相同的生产级别方案，实际上有两种不同类型的工作负载，包括：
  • 批量插入使 MySQL 消耗更多的文件系统容量
  • 浪涌查询请求
  • 通过编辑 pvc qcfs-pvc 配置动态扩展卷容量

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