k8s通过ceph-csi接入存储的实例分析
k8s通过ceph-csi接入存储的实例分析，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。
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概述
下面的分析是k8s通过ceph-csi接入ceph存储（csi相关组件的分析以rbd为例进行分析），对所涉及的k8s对象与组件进行了简单的介绍，以及对存储进行操作的流程分析，存储相关操作包括了存储创建、存储扩容、存储挂载、解除存储挂载以及存储删除操作。
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涉及k8s对象
1. PersistentVolume
持久存储卷，集群级别资源，代表了存储卷资源，记录了该存储卷资源的相关信息。
（1）retain：保留策略，当删除PVC的时候，PV与外部存储资源仍然存在。
（2）delete：删除策略，当与pv绑定的pvc被删除的时候，会从k8s集群中删除PV对象，并执行外部存储资源的删除操作。
（3）resycle（已废弃）
available --> bound --> released
2. PersistentVolumeClaim
持久存储卷声明，namespace级别资源，代表了用户对于存储卷的使用需求声明。
pending --> bound
3. StorageClass
定义了创建pv的模板信息，集群级别资源，用于动态创建pv。
涉及组件与作用
下面先简单介绍下涉及的组件与作用，后面会有单独详细的介绍各个组件的作用。
1. controller manager
负责pv、pvc的绑定与生命周期管理，并根据需求进行创建/删除底层存储的操作，并创建/删除pv对象。
本次的分析为k8s通过ceph-csi来使用ceph存储。本次分析中，创建/删除底层存储、创建/删除pv对象的操作由external-provisioner来触发完成，所以本次分析中的PV controller只负责pv、pvc的绑定与生命周期管理。
主要负责存储设备的Attach/Detach操作（如创建、删除VolumeAttachment对象，将数据卷挂载到特定node节点上等）；以及更新node.Status.VolumesAttached。
本次的分析为k8s通过ceph-csi来使用ceph存储。本次分析中，AD controller只创建/删除VolumeAttachment对象，而不会真正的将数据卷挂载到节点/从节点上解除挂载；csi-attacer组件也不会做挂载/解除挂载操作，只是更新VolumeAttachment对象，真正的节点挂载/解除挂载操作由kubelet中的volume manager调用ceph-csi来完成。
2. kubelet
主要是管理卷的Attach/Detach（与AD controller作用相同，通过kubelet启动参数控制哪个组件来做该操作，后续会详细介绍）、mount/umount等操作。
本次的分析为k8s通过ceph-csi来使用ceph存储。本次分析中，volume manager的Attach/Detach操作只创建/删除VolumeAttachment对象，而不会真正的将数据卷挂载到节点/从节点上解除挂载；csi-attacer组件也不会做挂载/解除挂载操作，只是更新VolumeAttachment对象，真正的节点挂载/解除挂载操作由kubelet中volume manager调用rc.operationExecutor.MountVolume/rc.operationExecutor.UnmountDevice方法时，调用ceph-csi来完成。
3. volume plugin
扩展各种存储类型的卷的管理能力，实现第三方存储的各种操作能力与k8s存储系统的结合。调用第三方存储的接口或命令，从而提供数据卷的创建/删除、attach/detach、mount/umount的具体操作实现，可以认为是第三方存储的代理人。前面分析组件中的对于数据卷的创建/删除、attach/detach、mount/umount操作，全是调用volume plugin来完成。
后续对volume plugin的详细分析，以通过ceph-csi操作rbd为例进行分析。
根据源码所在位置，volume plugin分为in-tree与out-of-tree。
在k8s源码内部实现，和k8s一起发布、管理，更新迭代慢、灵活性差。
代码独立于k8s，由存储厂商实现，有csi、flexvolume两种实现。
本次的分析为k8s通过ceph-csi来使用ceph存储。本次分析中的volume plugin是指ceph-csi及其相关组件，包括ceph-csi、external-provisioner、external-attacher、external-resizer等。
存储相关操作流程分析
下面对每个操作的整体流程进行分析，后面会对涉及的每个组件进行源码分析。
1. 存储创建
（1）用户创建pvc对象；
（2）external-provisioner组件监听到pvc的新增事件，调用csi组件进行存储的创建；
（3）csi组件调用ceph创建底层存储；
（4）底层存储创建完成后，external-provisioner根据存储信息，拼接pv对象，创建pv对象；
（5）pv controller监听pvc对象，寻找合适的pv对象，与pvc对象绑定。
2. 存储扩容
（1）修改pvc对象，修改申请存储大小；
（2）修改成功后，external-resizer监听到该pvc的update事件，发现pvc.Spec.Resources.Requests.storgage比pvc.Status.Capacity.storgage大，于是调csi controller端扩容，进行底层存储扩容，扩容完毕后更新pv对象的.Spec.Capacity.storgage；
（3）kubelet的volume manager在reconcile()调谐过程中发现pv.Spec.Capacity.storage大于pvc.Status.Capacity.storage，于是调csi node端扩容，对dnode上存储对应的文件系统扩容，成功后kubelet更新pvc.Status.Capacity.storage。
3. 存储挂载
kubelet启动参数--enable-controller-attach-detach，该启动参数设置为 true 表示启用 Attach/Detach controller进行Attach/Detach 操作，同时禁用 kubelet 执行 Attach/Detach 操作（默认值为 true）。实际上Attach/Detach 操作就是创建/删除VolumeAttachment对象。
（1）kubelet启动参数--enable-controller-attach-detach=true，Attach/Detach controller进行Attach/Detach 操作
（2）kubelet启动参数--enable-controller-attach-detach=false，kubelet端volume manager进行Attach/Detach 操作 
（1）用户创建一个挂载了pvc的pod；
（2）AD controller或volume manager中的reconcile()发现有volume未执行attach操作，于是进行attach操作，即创建VolumeAttachment对象；
（3）external-attacher组件list/watch VolumeAttachement对象，更新VolumeAttachment.status.attached=true；
（4）AD controller更新node对象的.Status.VolumesAttached属性值，将该volume记为attached；
（5）kubelet中的volume manager获取node.Status.VolumesAttached属性值，发现volume已被标记为attached；
（6）于是volume manager中的reconcile()调用ceph-csi组件的NodeStageVolume与NodePublishVolume完成挂载。
4. 解除存储挂载
（1）AD controller
（2）volume manager 
（1）用户删除声明了pvc的pod；
（2）AD controller或volume manager中的reconcile()发现有volume未执行dettach操作，于是进行dettach操作，即删除VolumeAttachment对象；
（3）AD controller或volume manager等待VolumeAttachment对象删除成功；
（4）AD controller更新新node对象的.Status.VolumesAttached属性值，将标记为attached的该volume从属性值中去除；
（5）kubelet中的volume manager获取node.Status.VolumesAttached属性值，找不到相关的volume信息；
（6）于是volume manager中的reconcile()调用ceph-csi组件的NodeUnpublishVolume与NodeUnstageVolume完成解除挂载。
5. 删除存储
（1）用户删除pvc对象；
（2）pv controller发现与pv绑定的pvc对象被删除，于是更新pv的状态为released；
（3）external-provisioner watch到pv更新事件，并检查pv的状态是否为released，以及回收策略是否为delete；
（4）接下来external-provisioner组件会调用ceph-csi的DeleteVolume来删除存储；
（5）ceph-csi组件的DeleteVolume方法，调用ceph集群命令，删除底层存储；
（6）external-provisioner组件删除pv对象。
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