这篇文章是一个为期三个月的系列文章的一部分，该系列研究了2020年Kubernetes面临的挑战。本周，我们将研究在Kubernetes上运行有状态（stateful）工作负载的挑战。
在Kubernetes中运行有状态（stateful）的工作负载到底有多困难？正如我们和Kubernetes的开发人员在讨论经验时所发现的，最大的挑战并不一定是缺乏技术解决方案，而是每个相关人员的学习曲线，从应用开发人员到集群管理员以及传统存储管理员。当然，还有一些 工具 上的空缺，以及生态系统尚不成熟、尚未经过实战检验的地方。
我们与Google的软件工程师、云原生计算基金会（Cloud Native Computing Foundation）Kubernetes存储特别兴趣小组（Kubernetes Storage Special Interest Group ）的主席Saad Ali讨论了Kubernetes如何简化有状态工作负载，现存的挑战以及未来的展望。
您能介绍一下Kubernetes状态管理的一些背景吗？
Ali：在较低层的存储有很多创新，同时处在高层的应用也有很多创新，但中间层的创新却并不多。要知道，在工作负载移动的同时能够动态提供存储这个问题，并没有得到真正的解决。
在Kubernetes出现之前，如果你的工作负载部署在虚拟机上，那么你必须创建一些卷，并将它们划分到存储阵列或云产品中，同时确保它们被附加到用于工作负载的正确的VM上，还确保其被正确格式化。你必须手动或使用DevOps团队预先编写的一些自定义脚本来完成这些工作。然而，如果需要将工作负载转移到另一个VM，这肯定就是一个手动的过程。
Kubernetes简化了这一过程，引入了动态卷供应的概念，这样，你不需要提前提供卷，而是先将Kubernetes凭证交给你的存储系统，再让它自动负责供应。现在容器存储接口（Container Storage Interface – CSI）允许Kubernetes与任意存储系统直接交互。
在Kubernetes中，与处理状态相关的一些关键挑战是什么？
Ali：我认为对大多数人来说，理解整个生态系统就是一个挑战。有很多做移动任务的部分也是。你必须了解我们的集群将提供什么样的存储，用户会满足这样的安排吗？如何将该存储与我的Kubernetes集群集成？我需要使用CSI驱动吗？或者还有其他选择吗？为了让最终用户满意，到底如何设置存储类？
应用开发人员作为我们的最终用户，我们将重点放在他们身上，让他们的工作变得更加轻松。但是，如果你是集群管理员，我认为在设置和运行所有内容方面仍然存在一些挑战。有50多种CSI驱动，但他们并不都是很成熟。存储供应商仍在进行测试，并试图确定CSI驱动是否能够在集群扩展时处理它。虽然，一切都朝着正确的方向在发展，但这肯定需要大量的学习成本。
我确实认为大多数的基本类型已经在那了，这可以让你成功地在Kubernetes上运行绝大多数有状态工作负载。但，学习如何使用方面肯定有问题。我也认为有大量的复杂性的存在也是一种挑战。比如，如何将虚拟机上运行的传统应用程序移植到Kubernetes？这就一项需要巨大投入，且让人望而生畏的事情。
总的来说，Kubernetes生态系统肯定是有改进空间的。软件定义存储使用低级磁盘，以及Kubernetes中对本地存储的支持都是可以简化的领域。但是，一般来说，只要这些基本类型被容器化，它们就可以处理Kubernetes中绝大多数有状态的工作负载。
您觉得，在Kubernetes中处理有状态工作负载的最常见方式是什么？
Ali：首先，存储有很多方面，我们通常远离应用层存储，而是关注块和文件。应用程序可以依赖于某种托管的数据服务，这意味着你已经将这部分工作交给了其他人，所以这就不再是你的难题了，例如你已经有了一个SDK。但是，如果希望运行自己的数据库或某种有状态的服务，它们需要写入文件和块存储。我们可以看到三种基本模式。它们是单写入块存储、多写入文件存储和某种非常快速的本地存储。如果你选择自己管理数据库并将其部署到Kubernetes上，那么你可以使用我们为Kubernetes中的块和文件存储接口所提供的基本类型。
Kubernetes存储特别兴趣小组（SIG）现在在做什么项目？
Ali：我们的下一个要做的事情是使企业和生产继续按部就班，并着眼于第二天、第三天的问题。我们正在研究数据保护以及如何进行卷的快照和备份。我们已经启动了一个新的工作组，专注于数据保护，这是Kubernetes存储兴趣小组和应用兴趣小组之间的协作，因为当你开始讨论备份工作负载时，会有很多交集。这不是只针对存储，也不是仅仅针对应用的事情。
Kubernetes中的有状态工作负载未来会是什么样子？
Ali：我们的一部分大项目将在Kubernetes 1.18的发行版中发布，我对此感到非常兴奋。同时，我们已经为增加对Windows的支持工作了一段时间，Windows CSI将在下一个版本中发布。原始块卷（Raw Block Volumes）是另一个项目，经过几年的准备，它终用可以问世了。运行在Kubernetes上的绝大多数工作负载都将存储用作文件系统，最终作为容器内的某种挂载目录。但是有些人还是喜欢访问原始磁盘，而原始块卷使这成为可能。
我们也在为CSI的容量健康检查寻找更好接口。在这一点上，一旦Kubernetes为一个工作负载提供了一个可用的卷，它就变得非常独立，你不会有太多的信息。我们正在建立一种机制，允许存储系统不断地向Kubernetes显示有关容量的健康信息。最初，它只是用来提醒用户，但最终，我们希望Kubernetes能够以编程方式响应存储系统正在显示的事件，或者最终用户可以编写自己的工具来响应信息。
为了清晰起见，答案经过了编辑和压缩。
图片由Unsplash的Jen Theodore提供。
原文链接： https://thenewstack.io/qa-kube ... -k8s/
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