2. CSI 存储插件架构

2.1 CSI 规范概述

Container Storage Interface（CSI）是 Kubernetes 社区与存储厂商共同定义的行业标准接口，旨在将任意存储系统（块存储、文件存储、对象存储）以统一方式接入容器编排平台。CSI 规范定义了三个核心 gRPC 服务：Identity（插件身份与能力声明）、Controller（控制面操作）、Node（节点本地操作）。

2.2 Node Plugin 与 Controller Plugin 职责

Controller Plugin

• 卷编排：处理 CreateVolume / DeleteVolume，与存储后端 API 交互完成卷分配与回收。
• 卷发布：ControllerPublishVolume / ControllerUnpublishVolume，将卷关联到特定节点（如云盘挂载到云主机）。
• 快照与扩容：CreateSnapshot / DeleteSnapshot / ControllerExpandVolume，管理存储级快照和在线扩容。
• 拓扑感知：通过 GetCapacity 和拓扑键值，指导调度器将 Pod 调度到卷可达的节点。

Node Plugin

• 节点级挂载：NodePublishVolume 将卷挂载到 Pod 可访问的路径（如 /var/lib/kubelet/pods/xxx/volumes）。
• 文件系统操作：格式化、挂载选项、块设备映射。
• 指标暴露：NodeGetVolumeStats 返回卷使用量、inode 计数，供 Prometheus 采集。
• 节点级扩容：NodeExpandVolume 在节点侧完成文件系统扩容。

2.3 External 组件交互流程

Kubernetes 社区提供了一组 External 组件（Sidecar 容器），它们与 CSI Driver 的 Controller 服务协作，将 Kubernetes 原生资源（PVC、Pod、VolumeAttachment、VolumeSnapshotContent）转换为 CSI RPC 调用。核心组件包括：

• External-Provisioner：监听 PVC 创建事件，调用 CreateVolume。
• External-Attacher：监听 VolumeAttachment 对象，调用 ControllerPublishVolume。
• External-Resizer：监听 PVC 扩容请求，调用 ControllerExpandVolume。
• External-Snapshotter：监听 VolumeSnapshot 对象，调用 CreateSnapshot / DeleteSnapshot。

下图展示了 CSI 插件各组件之间的完整交互流程：

2.4 交互流程分步说明

1. Provision 阶段：用户创建 PVC → External-Provisioner 监听到 PVC 事件 → 调用 CSI Controller CreateVolume → 存储后端分配卷 → 创建 PV 对象绑定 PVC。
2. Attach 阶段：调度器将 Pod 绑定到节点 → KCM 创建 VolumeAttachment → External-Attacher 调用 ControllerPublishVolume → 存储后端将卷挂载到节点（如云盘挂载）。
3. Mount 阶段：Kubelet 调用 CSI Node Plugin NodePublishVolume → 格式化（如需）→ 挂载到 Pod 可访问路径。
4. Resize 阶段：用户修改 PVC size → External-Resizer 调用 ControllerExpandVolume → 存储后端扩容 → Node Plugin NodeExpandVolume 完成文件系统扩容。
5. Snapshot 阶段：用户创建 VolumeSnapshot → External-Snapshotter 调用 CreateSnapshot → 存储后端创建快照 → 创建 VolumeSnapshotContent 对象。

2.5 组件版本依赖矩阵