Kubernetes的容器存储接口(CSI)GA了

栏目: 编程工具 · 发布时间: 5年前

内容简介:作者:Saad Ali,Google高级软件工程师Kubernetes实施的

Kubernetes的容器存储接口(CSI)GA了

作者:Saad Ali,Google高级软件工程师

Kubernetes实施的 容器存储接口 (CSI)已在Kubernetes v1.13版本中升级为GA。CSI的支持在Kubernetes v1.9版本中 作为alpha引入 ,并在Kubernetes v1.10版本中 升级为beta

GA里程碑表明Kubernetes用户可能依赖于该功能及其API,而不必担心将来回归(regression)导致的向后不兼容的更改。GA功能受 Kubernetes弃用(deprecation)政策保护

为何选择CSI?

虽然在CSI之前,Kubernetes提供了一个功能强大的卷插件系统,但是在Kubernetes添加对新卷插件的支持是一项挑战:卷插件是“树内”(“in-tree”),这意味着他们的代码是核心Kubernetes代码的一部分,并随核心Kubernetes一起提供二进制文件。希望向Kubernetes添加对其存储系统的支持(或修复现有卷插件中的错误)的供应商被迫与Kubernetes发布流程保持一致。此外,第三方存储代码导致核心Kubernetes二进制文件中的可靠性和安全性问题,代码通常很难(在某些情况下不可能)让Kubernetes维护者进行测试和维护。

CSI是作为将任意块和文件存储存储系统暴露于容器编排系统(CO)上,如Kubernetes,的容器化工作负载的标准而开发的。随着容器存储接口的采用,Kubernetes卷层变得真正可扩展。使用CSI,第三方存储供应商可以编写和部署插件,在Kubernetes中暴露新的存储系统,而无需触及核心Kubernetes代码。这为Kubernetes用户提供了更多存储选项,使系统更加安全可靠。

新的改变?

随着升级到GA,Kubernetes对CSI的实施引入了以下变化:

  • Kubernetes现在与CSI spec v1.0v0.3 兼容(而不是CSI spec v0.2 )。

    • CSI spec v0.3和v1.0之间存在重大变化,但Kubernetes v1.13支持这两个版本,因此任何一个版本都适用于Kubernetes v1.13。
    • 请注意,随着CSI 1.0 API的发布,使用0.3或更老版本CSI API的CSI驱动程序被弃用(deprecated),并计划在Kubernetes v1.15中删除。
    • CSI spec v0.2和v0.3之间没有重大变化,因此v0.2驱动程序也应该与Kubernetes v1.10.0+一起使用。
    • CSI规范v0.1和v0.2之间存在重大变化,因此在使用Kubernetes v1.10.0+之前,必须将实现非常旧的CSI 0.1驱动程序更新为至少0.2兼容。
  • Kubernetes VolumeAttachment对象(在v1.9 storage v1alpha1 group引入,并在v1.10中添加到v1beta1 group)在v1.13已添加到的storage v1 group。
  • Kubernetes CSIPersistentVolumeSource卷类型已升级为GA。
  • Kubelet设备插件注册机制 ,即kubelet发现新CSI驱动程序的方式,已在Kubernetes v1.13中提升为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,应该查看CSI驱动程序作者提供的文档。

如何使用CSI卷?

假设CSI存储插件已部署在Kubernetes集群上,用户可以通过熟悉的Kubernetes存储API对象使用CSI卷:PersistentVolumeClaims,PersistentVolumes和StorageClasses。文档在 这里

虽然Kubernetes实施CSI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插件都需要双向安装传播(bidirectional mount propagation),只能在特权(privileged)pod启用。只有在此标志设置为true的群集上才允许使用特权pod,这是某些环境(如GCE,GKE和kubeadm)的默认设置。

动态配置

你可以通过创建指向CSI插件的StorageClass,为支持动态配置(dynamic provisioning)的CSI Storage插件启用卷的自动创建/删除(creation/deletion)。

例如,以下StorageClass通过名为“csi-driver.example.com”的CSI卷插件,动态创建“fast-storage”卷。

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的external-provisioner外部配置商 (v1.0.1+)保留以csi.storage.k8s.io/为前缀的参数键。如果密钥(key)不对应于一组已知密钥,则简单地忽略这些值(并且不将其传递给CSI驱动程序)。CSI外部配置商v1.0.1也支持旧的秘密参数密钥(csiProvisionerSecretName,csiProvisionerSecretNamespace等),但被弃用(deprecated),可能会在CSI外部配置商的未来版本中删除。

动态配置由PersistentVolumeClaim对象的创建触发。例如,以下PersistentVolumeClaim使用上面的StorageClass触发动态配置。

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

调用卷配置时,参数类型:pd-ssd和秘密通过CreateVolume调用,递给CSI插件csi-driver.example.com。作为响应,外部卷插件提供新卷,然后自动创建PersistentVolume对象以表示新卷。然后,Kubernetes将新的PersistentVolume对象绑定到PersistentVolumeClaim,使其可以使用。

如果快速存储(fast-storage)StorageClass标记为“default”,则不需要在PersistentVolumeClaim中包含storageClassName,默认情况下将使用它。

预先配置的卷

你可以通过手动创建PersistentVolume对象来表示现有卷,从而在Kubernetes中暴露预先存在的卷。例如,以下PersistentVolume暴露名为“existingVolumeName”的卷,该卷属于名为“csi-driver.example.com”的CSI存储插件。

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

连接(Attaching)和安装(Mounting)

你可以在任何pod或pod模板中引用绑定到CSI卷的PersistentVolumeClaim。

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

当引用CSI卷的pod被调度时,Kubernetes将针对外部CSI插件(ControllerPublishVolume、NodeStageVolume、NodePublishVolume等)触发相应的操作,以确保指定的卷被连接(attached)和安装(mounted),并准备好给pod里的容器使用。

有关详细信息,请参阅CSI实施 设计文档文档

如何编写CSI驱动程序?

kubernetes-csi网站 详细介绍了如何在Kubernetes上开发、部署和测试CSI驱动程序。一般而言,CSI驱动程序应与Kubernetes一起部署以下侧车/辅助(sidercar/helper)容器:

存储供应商可以使用这些组件为其插件构建Kubernetes部署,而他们的CSI驱动程序完全不需知道Kubernetes。

CSI驱动程序列表

CSI驱动程序由第三方开发和维护。你可以在此处找到CSI驱动程序的 列表

树内(in-tree)卷插件怎么样?

有计划将大多数持久的远程树内卷插件迁移到CSI。有关详细信息,请参阅 设计文档

GA的限制

CSI的GA实施具有以下限制:

  • 短暂(Ephemeral)的本地卷必须创建PVC(不支持pod内联引用CSI卷)。

下一步?

  • 致力于移动Kubernetes CSI的alpha功能到beta:

    • Raw block volumes
    • 拓扑感知。Kubernetes理解和影响CSI卷的配置位置(zone可用区,region地域等)的能力。
    • 取决于CSI CRD的功能(例如“跳过附加”和“挂载时的Pod信息”)。
    • 卷快照
  • 努力完成对本地短暂卷的支持。
  • 将远程持久性树内卷插件迁移到CSI。

怎样参与?

Slack频道 wg-csi 和谷歌讨论区 kubernetes-sig-storage-wg-csi ,以及任何标准的 SIG存储通信渠道 都是接触SIG存储团队的绝佳媒介。

像Kubernetes一样,这个项目是许多来自不同背景的贡献者共同努力的结果。我们非常感谢本季度主动帮助项目达成GA的新贡献者:

如果你有兴趣参与CSI或Kubernetes存储系统的任何部分的设计和开发,请加入 Kubernetes存储特别兴趣小组 (SIG)。我们正在快速成长,一直欢迎新的贡献者。

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  • 会议日程通告日期:2019 年 4 月 3 日
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  • 会议活动举办日期:2019 年 6 月 24 至 26 日

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