Kubernetes 中的开放接口 - Kubernetes 教程

Kubernetes 通过标准化的开放接口（CRI、CNI、CSI），实现了计算、网络和存储资源的解耦与可扩展，推动了云原生生态的繁荣。

核心开放接口概览

Kubernetes 提供了三个核心开放接口（CRI、CNI、CSI），分别管理分布式系统中最基础的计算、网络、存储资源；近年来设备注入层面又形成了 CDI 标准。下表总结了各接口的功能、作用及主流实现：

接口名称	全称	主要功能	作用说明	常见实现
CRI	容器运行时接口	计算资源管理	标准化容器运行时交互	containerd、CRI-O、cri-dockerd（Docker Engine 适配器）
CNI	容器网络接口	网络资源管理	统一容器网络配置与管理	Cilium、Calico、Flannel、Antrea、Kube-OVN
CSI	容器存储接口	存储资源管理	标准化存储卷生命周期管理	AWS EBS CSI、GCE PD CSI、Azure Disk CSI、Ceph-CSI、Longhorn
CDI	容器设备接口	设备注入	用规范文件描述设备暴露给容器所需的运行时修改	containerd、CRI-O、Podman、Docker（消费）；NVIDIA/Intel 设备插件与 DRA 驱动（生产）

表 1: Kubernetes 核心开放接口对比

容器运行时接口（CRI）

功能：提供计算资源管理
作用：标准化容器运行时的交互方式
常见实现：containerd、CRI-O；Docker Engine 需经 cri-dockerd 适配接入

容器网络接口（CNI）

功能：提供网络资源管理
作用：统一容器网络配置和管理
常见实现：Cilium、Calico、Flannel、Antrea、Kube-OVN（Weave Net 已停止维护）

容器存储接口（CSI）

功能：提供存储资源管理
作用：标准化存储卷的生命周期管理
常见实现：各云厂商 CSI 驱动、Ceph-CSI、Longhorn、OpenEBS

容器设备接口（CDI）

功能：标准化设备（GPU、FPGA、NIC 等）向容器的注入
作用：厂商只需生成一份 CDI 规范，所有运行时即可理解；是设备插件与 DRA 的运行时侧落地机制
常见实现：containerd 2.x、CRI-O、Podman、Docker 28+ 消费规范；NVIDIA Container Toolkit、各厂商 DRA 驱动生成规范

插件化架构优势

Kubernetes 的插件化架构设计带来了如下优势：

解耦合：各组件职责明确，便于独立开发和维护。
可扩展：支持多种实现方案，满足不同场景需求。
标准化：统一接口规范，降低集成复杂度。
生态丰富：促进云原生生态系统的繁荣发展。

除了 CRI、CNI、CSI 三大接口，Kubernetes 近年来还在设备与硬件层面形成了新的标准：容器设备接口（Container Device Interface，CDI） 由 CNCF TAG Runtime 维护，用与运行时无关的规范文件描述如何把 GPU 等设备注入容器，已被 containerd、CRI-O、Podman、Docker 支持，是节点侧的第四个开放接口，详见容器设备接口（CDI）；在其之上，设备插件（Device Plugin） 通过 gRPC 向 kubelet 上报扩展资源（v1.31 起可返回 CDI 设备名），动态资源分配（Dynamic Resource Allocation，DRA） 以 resource.k8s.io API 组（v1.34 GA）为异构设备提供声明式、可协商的分配模型，并只通过 CDI 完成注入。后两者在扩展 Kubernetes 与 AI 原生章节中有详细介绍。

开放接口协作关系图

下图展示了 Kubernetes 通过 CRI、CNI、CSI 三大接口将计算、网络、存储资源有机结合，形成完整的分布式应用运行平台：

图 1: Kubernetes 核心接口协作关系

总结

Kubernetes 通过 CRI、CNI、CSI 以及新近的 CDI 等开放接口实现了计算、网络、存储、设备四类核心资源的解耦与标准化，极大提升了平台的可扩展性和生态兼容性。插件化架构为云原生基础设施的演进和创新提供了坚实基础。

参考文献

创建于 2022/05/21 更新于 2026/11/01 1490 字阅读约 3 分钟