和 Flexvolume 类似，CSI 也是为第三方存储提供数据卷实现的抽象接口。
有了 Flexvolume，为何还要 CSI 呢?
Flexvolume 只是给 kubernetes 这一个编排系统来使用的，而 CSI 可以满足不同编排系统的需求，比如 Mesos，Swarm。
其次 CSI 是容器化部署，可以减少环境依赖，增强安全性，丰富插件的功能。我们知道，Flexvolume 是在 host 空间一个二进制文件，执行 Flexvolum 时相当于执行了本地的一个 shell 命令，这使得我们在安装 Flexvolume 的时候需要同时安装某些依赖，而这些依赖可能会对客户的应用产生一些影响。因此在安全性上、环境依赖上，就会有一个不好的影响。
同时对于丰富插件功能这一点，我们在 Kubernetes 生态中实现 operator 的时候，经常会通过 RBAC 这种方式去调用 Kubernetes 的一些接口来实现某些功能，而这些功能必须要在容器内部实现，因此像 Flexvolume 这种环境，由于它是 host 空间中的二进制程序，就没法实现这些功能。而 CSI 这种容器化部署的方式，可以通过 RBAC 的方式来实现这些功能。
CSI 主要包含两个部分：CSI Controller Server 与 CSI Node Server。
Controller Server 是控制端的功能，主要实现创建、删除、挂载、卸载等功能;
Node Server 主要实现的是节点上的 mount、Unmount 功能。
CSI Controller Server 和 External CSI SideCar 是通过 Unix Socket 来进行通信的，CSI Node Server 和 Kubelet 也是通过 Unix Socket 来通信，之后我们会讲一下 External CSI SiderCar 的具体概念。
下图给出了 CSI 的接口。主要分为三类：通用管控接口、节点管控接口、中心管控接口。
通用管控接口主要返回 CSI 的一些通用信息，像插件的名字、Driver 的身份信息、插件所提供的能力等;
节点管控接口的 NodeStageVolume 和 NodeUnstageVolume 就相当于 Flexvolume 中的 MountDevice 和 UnmountDevice。NodePublishVolume 和 NodeUnpublishVolume 就相当于 SetUp 和 TearDown 接口;
中心管控接口的 CreateVolume 和 DeleteVolume 就是我们的 Provision 和 Delete 存储卷的一个接口，ControllerPublishVolume 和 ControllerUnPublishVolume 则分别是 Attach 和 Detach 的接口。
CSI 的系统结构
CSI 是通过 CRD 的形式实现的，所以 CSI 引入了这么几个对象类型：VolumeAttachment、CSINode、CSIDriver 以及 CSI Controller Server 与 CSI Node Server 的一个实现。
在 CSI Controller Server 中，有传统的类似 Kubernetes 中的 AD Controller 和 Volume Plugins，VolumeAttachment 对象就是由它们所创建的。
此外，还包含多个 External Plugin 组件，每个组件和 CSI Plugin 组合的时候会完成某种功能。比如：
External Provisioner 和 Controller Server 组合的时候就会完成数据卷的创建与删除功能;
External Attacher 和 Controller Server 组合起来可以执行数据卷的挂载和操作;
External Resizer 和 Controller Server 组合起来可以执行数据卷的扩容操作;
External Snapshotter 和 Controller Server 组合则可以完成快照的创建和删除。
CSI Node Server 中主要包含 Kubelet 组件，包括 VolumeManager 和 VolumePlugin，它们会去调用 CSI Plugin 去做 mount 和 unmount 操作;另外一个组件 Driver Registrar 主要实现的是 CSI Plugin 注册的功能。
以上就是 CSI 的整个拓扑结构，接下来我们将分别介绍不同的对象和组件。
CSI 对象
我们将介绍 3 种对象：VolumeAttachment，CSIDriver，CSINode。
VolumeAttachment 描述一个 Volume 卷在一个 Pod 使用中挂载、卸载的相关信息。例如，对一个卷在某个节点上的挂载，我们通过 VolumeAttachment 对该挂载进行跟踪。AD Controller 创建一个 VolumeAttachment，而 External-attacher 则通过观察该 VolumeAttachment，根据其状态来进行挂载和卸载操作。
一个 VolumeAttachment 的例子，其类别 (kind) 为 VolumeAttachment，spec 中指定了 attacher 为 ossplugin.csi.alibabacloud.com，即指定挂载是由谁操作的;指定了 nodeName 为 cn-zhangjiakou.192.168.1.53，即该挂载是发生在哪个节点上的;指定了 source 为 persistentVolumeName 为 oss-csi-pv，即指定了哪一个数据卷进行挂载和卸载。
status 中 attached 指示了挂载的状态，如果是 False， External-attacher 就会执行一个挂载操作。
第二个对象是 CSIDriver，它描述了集群中所部署的 CSI Plugin 列表，需要管理员根据插件类型进行创建。
创建了一些 CSI Driver，通过 kuberctl get csidriver 我们可以看到集群里面创建的 3 种类型的 CSI Driver：一个是云盘;一个是 NAS;一个是 OSS。
在 CSI Driver 中，我们定义了它的名字，在 spec 中还定义了 attachRequired 和 podInfoOnMount 两个标签。
attachRequired 定义一个 Plugin 是否支持 Attach 功能，主要是为了对块存储和文件存储做区分。比如文件存储不需要 Attach 操作，因此我们将该标签定义为 False;
podInfoOnMount 则是定义 Kubernetes 在调用 Mount 接口时是否带上 Pod 信息。
第三个对象是 CSINode，它是集群中的节点信息，由 node-driver-registrar 在启动时创建。它的作用是每一个新的 CSI Plugin 注册后，都会在 CSINode 列表里添加一个 CSINode 信息。
定义了 CSINode 列表，每一个 CSINode 都有一个具体的信息(左侧的 YAML)。以 一 cn-zhangjiakou.192.168.1.49 为例，它包含一个云盘的 CSI Driver，还包含一个 NAS 的 CSI Driver。每个 Driver 都有自己的 nodeID 和它的拓扑信息 topologyKeys。如果没有拓扑信息，可以将 topologyKeys 设置为 “null”。也就是说，假如有一个有 10 个节点的集群，我们可以只定义一部分节点拥有 CSINode。
CSI 组件之 Node-Driver-Registrar
Node-Driver-Registrar 主要实现了 CSI Plugin 注册的一个机制。
第 1 步 ，在启动的时候有一个约定，比如说在 /var/lib/kuberlet/plugins_registry 这个目录每新加一个文件，就相当于每新加了一个 Plugin;
启动 Node-Driver-Registrar，它首先会向 CSI-Plugin 发起一个接口调用 GetPluginInfo，这个接口会返回 CSI 所监听的地址以及 CSI-Plugin 的一个 Driver name;
第 2 步，Node-Driver-Registrar 会监听 GetInfo 和 NotifyRegistrationStatus 两个接口;
第 3 步，会在 /var/lib/kuberlet/plugins_registry 这个目录下启动一个 Socket，生成一个 Socket 文件 ，例如：“diskplugin.csi.alibabacloud.com-reg.sock”，此时 Kubelet 通过 Watcher 发现这个 Socket 后，它会通过该 Socket 向 Node-Driver-Registrar 的 GetInfo 接口进行调用。GetInfo 会把刚才我们所获得的的 CSI-Plugin 的信息返回给 Kubelet，该信息包含了 CSI-Plugin 的监听地址以及它的 Driver name;
第 4 步，Kubelet 通过得到的监听地址对 CSI-Plugin 的 NodeGetInfo 接口进行调用;
第 5 步，调用成功之后，Kubelet 会去更新一些状态信息，比如节点的 Annotations、Labels、status.allocatable 等信息，同时会创建一个 CSINode 对象;
第 6 步，通过对 Node-Driver-Registrar 的 NotifyRegistrationStatus 接口的调用告诉它我们已经把 CSI-Plugin 注册成功了。
通过以上 6 步就实现了 CSI Plugin 注册机制。
CSI 组件之 External-Attacher
External-Attacher 主要是通过 CSI Plugin 的接口来实现数据卷的挂载与卸载功能。它通过观察 VolumeAttachment 对象来实现状态的判断。VolumeAttachment 对象则是通过 AD Controller 来调用 Volume Plugin 中的 CSI Attacher 来创建的。CSI Attacher 是一个 In-Tree 类，也就是说这部分是 Kubernetes 完成的。
当 VolumeAttachment 的状态是 False 时，External-Attacher 就去调用底层的一个 Attach 功能;若期望值为 False，就通过底层的 ControllerPublishVolume 接口实现 Detach 功能。同时，External-Attacher 也会同步一些 PV 的信息在里面。
CSI 部署
我们现在来看一下块存储的部署情况。
之前提到 CSI 的 Controller 分为两部分，一个是 Controller Server Pod，一个是 Node Server Pod。
我们只需要部署一个 Controller Server，如果是多备份的，可以部署两个。Controller Server 主要是通过多个外部插件来实现的，比如说一个 Pod 中可以定义多个 External 的 Container 和一个包含 CSI Controller Server 的 Container，这时候不同的 External 组件会和 Controller Server 组成不同的功能。
而 Node Server Pod 是个 DaemonSet，它会在每个节点上进行注册。Kubelet 会直接通过 Socket 的方式直接和 CSI Node Server 进行通信、调用 Attach/Detach/Mount/Unmount 等。
Driver Registrar 只是做一个注册的功能，会在每个节点上进行部署。
文件存储和块存储的部署情况是类似的。只不过它会把 Attacher 去掉，也没有 VolumeAttachment 对象。
CSI 使用示例
和 Flexvolume 一样，我们看一下它的定义模板。
可以看到，它和其它的定义并没什么区别。主要的区别在于类型为 CSI，里面会定义 driver，volumeHandle，volumeAttribute，nodeAffinity 等。
driver 就是定义是由哪一个插件来去实现挂载;
volumeHandle 主要是指示 PV 的唯一标签;
volumeAttribute 用于附加参数，比如 PV 如果定义的是 OSS，那么就可以在 volumeAttribute 定义 bucket、访问的地址等信息在里面;
nodeAffinity 则可以定义一些调度信息。与 Flexvolume 类似，还可以通过 selector 和 Label 定义一些绑定条件。
中间的图给出了一个动态调度的例子，它和其它类型的动态调度是一样的。只不过在定义 provisioner 的时候指定了一个 CSI 的 provisioner。
Pod 启动之后，我们可以看到 Pod 已经把一个 /dev/vdb 挂载到 /data 上了。同理，它有一个 GlobalPath 和一个 PodPath 的集群在里面。我们可以把一个 /dev/vdb 挂载到一个 GlobalPath 里面，它就是一个 CSI 的一个 PV 在本节点上唯一确定的目录。一个 PodPath 就是一个 Pod 所确定的一个本地节点的目录，它会把 Pod 所对应的目录映射到我们的容器中去。
CSI 的其它功能
除了挂载、卸载之外，CSI 化提供了一些附加的功能。例如，在定义模板的时候往往需要一些用户名和密码信息，此时我们就可通过 Secret 来进行定义。之前我们所讲的 Flexvolume 也支持这个功能，只不过 CSI 可以根据不同的阶段定义不同的 Secret 类型，比如挂载阶段的 Secret、Mount 阶段的 Secret、Provision 阶段的 Secret。
Topology是一个拓扑感知的功能。当我们定义一个数据卷的时候，集群中并不是所有节点都能满足该数据卷的需求，比如我们需要挂载不同的 zone 的信息在里面，这就是一个拓扑感知的功能。这部分在第 10 讲已有详细的介绍，大家可以进行参考。
Block Volume就是 volumeMode 的一个定义，它可以定义成 Block 类型，也可以定义成文件系统类型，CSI 支持 Block 类型的 Volume，就是说挂载到 Pod 内部时，它是一个块设备，而不是一个目录。
Skip Attach和 PodInfo On Mount 是刚才我们所讲过的 CSI Driver 中的两个功能。
CSI 还是一个比较新的实现方式。近期也有了很多更新，比如 ExpandCSIVolumes 可以实现文件系统扩容的功能;VolumeSnapshotDataSource 可以实现数据卷的快照功能;VolumePVCDataSource 实现的是可以定义 PVC 的数据源;我们以前在使用 CSI 的时候只能通过 PVC、PV 的方式定义，而不能直接在 Pod 里面定义 Volume，CSIInlineVolume 则可以让我们可以直接在 Volume 中定义一些 CSI 的驱动。