# CSI - Container Storage Interface（容器存储接口）

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)。

`csi` 卷类型是一种 out-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。

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`”。

CSI 持久化卷具有以下字段可供用户指定：

* `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。
* `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。
* `readOnly`：一个可选的布尔值，指示卷是否被发布为只读。默认是 false。

## 使用说明

下面将介绍如何使用 CSI。

### 动态配置

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 。

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。

```yaml
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
  name: fast-storage
provisioner: com.example.team/csi-driver
parameters:
  type: pd-ssd
```

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。

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

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。

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。

### 预配置 Volume

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`：

```yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-manually-created-pv
spec:
  capacity:
    storage: 5Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  csi:
    driver: com.example.team/csi-driver
    volumeHandle: existingVolumeName
    readOnly: false
```

### 附着和挂载

您可以在任何的 pod 或者 pod 的 template 中引用绑定到 CSI volume 上的 `PersistentVolumeClaim`。

```yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
    - name: my-frontend
      image: dockerfile/nginx
      volumeMounts:
      - mountPath: "/var/www/html"
        name: my-csi-volume
  volumes:
    - name: my-csi-volume
      persistentVolumeClaim:
        claimName: my-request-for-storage
```

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。

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)。

## 创建 CSI 驱动

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。

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。

作为推荐部署的一部分，Kubernetes 团队提供以下 sidecar（辅助）容器：

* [External-attacher](https://github.com/kubernetes-csi/external-attacher)

  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 ；
* [External-provisioner](https://github.com/kubernetes-csi/external-provisioner)

  监听 Kubernetes PersistentVolumeClaim 对象的 sidecar 容器，并触发对 CSI 端点的 CreateVolume 和DeleteVolume 操作；
* [Driver-registrar](https://github.com/kubernetes-csi/driver-registrar)(DEPRECATED)

  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。
* [Cluster Driver Registrar](https://github.com/kubernetes-csi/cluster-driver-registrar)

  创建 CSIDriver 这个集群范围的 CRD 对象。
* [Node Driver Registrar](https://github.com/kubernetes-csi/node-driver-registrar)

  替代 Driver-registrar。

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。

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。

## 参考

* [Container Storage Interface (CSI)](https://github.com/container-storage-interface/spec/blob/master/spec.md)