容器存储接口（CSI）

什么是 CSI

容器存储接口（Container Storage Interface，CSI）是一个行业标准接口规范，旨在统一容器编排系统（Container Orchestration，CO）与存储系统之间的交互方式。通过 CSI，存储供应商可以开发一次驱动程序，即可在多个容器编排平台上使用，而无需为每个平台单独开发。

CSI 在 Kubernetes 中作为 out-of-tree 插件实现，这意味着存储驱动程序与 Kubernetes 核心代码分离，可以独立开发、测试和部署。

CSI 发展历程

Kubernetes v1.9：CSI 作为 Alpha 特性引入
Kubernetes v1.10：升级为 Beta 特性
Kubernetes v1.13：CSI 正式 GA（General Availability）
当前版本：CSI 已成为 Kubernetes 存储插件的标准方式

CSI 架构

CSI 驱动程序通常包含以下组件：

Controller 组件

CSI Controller：负责卷的生命周期管理（创建、删除、扩容等）
External-provisioner：监听 PVC 事件，触发卷的创建和删除
External-attacher：处理卷的挂载和卸载操作
External-resizer：处理卷的扩容操作

Node 组件

CSI Node：在每个节点上运行，负责卷的挂载到具体路径
Node-driver-registrar：向 kubelet 注册 CSI 驱动程序

CSI 持久化卷字段

CSI 持久化卷支持以下关键字段：

driver：指定 CSI 驱动程序名称（必填，最多 63 个字符）
volumeHandle：唯一标识卷的句柄，由 CreateVolume 调用返回
readOnly：指示卷是否为只读模式（可选，默认为 false）
fsType：文件系统类型（可选）
volumeAttributes：传递给驱动程序的额外参数

使用 CSI

动态配置

通过 StorageClass 实现卷的动态创建：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast-ssd-storage
provisioner: csi.example.com
parameters:
  type: ssd
  replication: "3"
  fsType: ext4
allowVolumeExpansion: true
reclaimPolicy: Delete

创建 PVC 触发动态配置：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: app-storage-claim
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: fast-ssd-storage

静态配置

手动创建 PV 来使用已存在的卷：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: existing-volume-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  csi:
    driver: csi.example.com
    volumeHandle: existing-volume-id
    readOnly: false
    fsType: ext4
    volumeAttributes:
      storage.kubernetes.io/csiProvisionerIdentity: csi.example.com

Pod 中使用 CSI 卷

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-pod
spec:
  containers:
  - name: app-container
    image: nginx:1.20
    volumeMounts:
    - name: app-storage
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: app-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: app-storage-claim

开发 CSI 驱动程序

实现 CSI 接口

CSI 驱动程序需要实现三个主要接口：

Identity Service：提供驱动程序身份信息
Controller Service：管理卷的生命周期
Node Service：处理节点级别的卷操作

Sidecar 容器	功能描述
external-provisioner	监听 PVC 事件，调用 `CreateVolume`/`DeleteVolume`
external-attacher	监听 VolumeAttachment 事件，调用 `ControllerPublishVolume`/`ControllerUnpublishVolume`
external-resizer	处理 PVC 扩容请求，调用 `ControllerExpandVolume`
external-snapshotter	管理卷快照功能
node-driver-registrar	向 kubelet 注册 CSI 驱动程序
livenessprobe	监控 CSI 驱动程序健康状态

部署最佳实践

使用 DaemonSet 部署 Node 组件：确保每个节点都有 CSI Node 服务
使用 StatefulSet 或 Deployment 部署 Controller 组件：通常只需要一个或少数几个副本
配置适当的 RBAC 权限：确保 sidecar 容器有足够的权限操作 Kubernetes 资源
实现健康检查：使用 liveness 和 readiness 探针确保服务可用性

CSI 功能特性

卷快照

CSI 支持卷快照功能，允许用户创建卷的时间点副本：

apiVersion: snapshot.storage.k8s.io/v1
kind: VolumeSnapshot
metadata:
  name: my-snapshot
spec:
  volumeSnapshotClassName: csi-snapclass
  source:
    persistentVolumeClaimName: app-storage-claim

卷克隆

从现有 PVC 克隆新的卷：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: cloned-pvc
spec:
  dataSource:
    name: app-storage-claim
    kind: PersistentVolumeClaim
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

卷扩容

支持在线扩容已挂载的卷：

# 修改 PVC 的存储请求大小
spec:
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi  # 从 10Gi 扩容到 20Gi

故障排查

常见问题

驱动程序注册失败：检查 node-driver-registrar 日志
卷挂载失败：查看 CSI driver 和 kubelet 日志
动态配置失败：检查 external-provisioner 和 StorageClass 配置

调试命令

# 查看 CSI 驱动程序状态
kubectl get csidrivers

# 查看 CSI 节点信息
kubectl get csinodes

# 查看卷挂载状态
kubectl get volumeattachments

# 查看存储类
kubectl get storageclass

参考资源

发布于: 2022/05/21 • 最后更新: 2025/07/09 • 编辑页面