时下容器这么火，那么，容器应用需要什么样的存储？

来源：互联网发布：大数据营销案例编辑：程序博客网时间：2024/05/01 19:08

【编者按】作者Henry Zhang（张海宁），现任VMware中国研发中心云原生应用首席架构师，Cloud Foundry中国社区最早的技术布道师之一，Harbor企业级开源容器Registry项目负责人，国内最早的iOS开发者。2012年加入VMware中国研发中心，先后负责开源平台Cloud Foundry、软件定义存储VSAN、大数据虚拟化等领域的技术布道和解决方案推广。目前着重关注云原生应用的项目孵化和研发工作，内容包括Container、PaaS、IaaS等方面。他的微信公众号是亨利笔记。

本文节选自Henry参与编写的《软件定义存储：原理、实践与生态》一书，本周日（7月3日）下午1点之后，在优客工场（四季青社区）四季青路7号院1号楼，Henry将在软件定义存储沙龙作容器存储技术的分享，详细信息见文末。

---Begin---

容器应用的存储需求

容器是近年兴起的应用开发、交付和运维的方式。随着应用模式的深入，已经从原先无状态为主的应用，逐渐发展到有状态的容器应用。有状态的容器应用必需要有持久化数据的能力，存储模型如下图所示。

在容器中运行的应用，应用真正需要保存的数据，可以写入持久化的Volume数据卷。由于以微服务架构为主的容器应用多为分布式系统，容器可能在多个节点中动态地启动、停止、伸缩或迁移，因此，当容器应用具有持久化的数据时，必须确保数据能被不同的节点所访问。另一方面，容器是面向应用的运行环境，数据通常要保存到文件系统中，即存储接口以文件形式更适合应用访问。综合上述需求，容器平台较适宜的应是具有共享文件接口的存储系统。

容器存储的架构

为了满足容器的存储需求，架构上可分为容器存储控制平面和存储数据平面两部分，如下图所示。

1．容器存储控制平面(Container Storage Control Plane)，控制平面通常由软件实现，主要是接收北向API收到的存储请求，如创建、删除、加载、卸载和迁移数据卷(volume)等，并传递给底层数据平面去完成实际的存储操作。控制平面一般需要满足调用层规范的API，既可以是Docker容器引擎卷插件(Volume Plugin) 的API，也可以是Kubernetes等编排调度平台的Volume API。

2．存储数据平面(Storage Data Plane)提供数据实际的持久化能力，不仅需要实现容器数据卷的读写、快照、数据保护和复制等存储操作，而且通常还需具备多节点共享数据的能力。数据平面可以基于文件系统如NFS，CephFS等来做数据实际存储，也可以基于块设备如iSCSI等加上文件接口的来实现数据存储功能。从部署架构上看，容器存储可以分为集中式和分布式两种。集中式存储包括传统SAN为代表的块存储和NAS为代表的文件存储。分布式存储主要包括GlusterFS等共享文件系统和Ceph RBD等块设备，在云环境中的还包括各种云存储，如AWS的EBS块存储或S3对象存储。

容器存储的volume管理

由于容器技术应用的时间不长，成熟的容器存储方案还在发展过程中。目前，容器的存储大多支持Docker或Kubernetes的Volume，因此我们下文介绍这两种Volume的原理。

Docker的容器卷插件

Docker V1.8正式发布了容器卷插件(Volume Plugin) 的规范，允许第三方厂商的数据卷在Docker引擎中提供数据服务，使得外置存储可以超过容器的生命周期而独立存在。这意味着各种存储设备只要满足接口API的标准，就可以接入Docker容器的运行平台中。

现有的各种存储可以通过简单的驱动程序封装，从而实现和Docker容器的对接。可以说，驱动程序实现了和容器引擎的北向接口，底层则调用后端存储的功能完成数据存取等任务。目前已经实现的Docker Volume Plugin中，后端存储包括常见的NFS, CIFS, GlusterFS和块设备等。

Kubernetes的数据卷

Kubernetes是开源的容器集群管理平台，可以自动化部署、扩展和运维容器应用。Kubernetes的调度单位称作“Pod”（豆荚），每个Pod包含一个或多个容器。Pod可部署在集群的任意节点中，存储设备可以通过数据卷(Volume)提供给Pod的容器使用。为了不绑定特定的容器技术，Kubernetes没有使用Docker的Volume机制，而是制定了自己的通用数据卷插件规范，以配合不同的容器运行时来使用（如Docker和rkt）。数据卷分为共享和非共享两种类型，其中非共享型只能被某个节点挂载使用（如iSCSI，AWS EBS等网络块设备），共享型则可以让不同节点上的多个Pod同时使用（如NFS，GlusterFS等网络文件系统，以及可支持多方读写的块设备）。对有状态的应用来说，共享型的卷存储能够很方便地支持容器在集群各节点之间的迁移。

为了给容器提供更细粒度的卷管理，Kubernetes增加了持久化卷PV(Persistent Volume)的功能，把外置存储作为资源池，由平台管理并提供给整个集群使用。Kubernetes的卷管理架构使得存储可用标准的接入方式，并且通过接口暴露存储设备所支持的能力，从而在容器任务调度等方面实现了自动化管理。

容器的存储项目和产品

已经有越来越多的容器存储项目和产品涌现，包括Flocker（控制平面），Portworx(控制平面和数据平面)，以及VMware的VirtualSAN + Photon Platform的超融合方案（下图）。总体而言，面向容器的存储系统还有待发展和成熟，这也是各存储厂商新的机遇。