用 Java 开发自己的 Kubernetes 控制器，想试试吗？

作者 | Nicolas Fränkel

译者 | 天道酬勤，责编 | 徐威龙

封图 | CSDN 下载于视觉中国

在本文中，我们将开始开发自己的Kubernetes控制器。 

技术栈可以是Python、NodeJS或Ruby。因为这个博客被命名为为“ Java极客”，因此选择Java是很正常的。 

作为一个用例，我们将实现sidecar模式：每当一个pod被调度时，sidecar pod也会随之被调度。如果将前者删除，则后者也必须删除。

选择合适的工具

 

为了用Java执行REST调用，首先需要生成绑定。有几种方法可以做到这些。最繁琐的操作是手动执行此操作：需要仔细掌握所有可能的JSON请求和响应组合，开发相应的Java对象，选择JSON序列化框架以及HTTP客户端。第二个最佳选择是使用专有代码生成器，例如Swagger(https://swagger.io/)或Apiary(https://apiary.io/)。这就要求API提供程序以一种可能的格式提供模型。不利的一面是，需要使用相关工具。有时，格式或多或少是开放的，例如OpenAPI规范(https://swagger.io/specification/)。在这种情况下，可以从实现该格式的工具中选择工具。在最好的情况下，可能已经提供了绑定。

Kubernetes就是这种情况：该项目为各种语言提供了自己的绑定(https://kubernetes.io/docs/reference/using-api/client-libraries/)。问题在于语言包装器与REST API非常接近，对于作者来说太熟悉了。例如，这是列出所有名称空间中所有pod的方式：

ApiClient client = Config.defaultClient();
CoreV1Api core = new CoreV1Api(client);
V1PodList pods =
    core.listPodForAllNamespaces(null, null, null, null, null, null, null, null);  

注意：所有的null参数需要传递。

这就是“包装器代码非常接近REST API”的意思。幸运的是，还有另一个选择。Fabric8组织在Github上提供了流畅的Java API。与上述代码等效的代码是：

KubernetesClient client = new DefaultKubernetesClient();
PodList pods = client.pods().inAnyNamespace().list();    
注意：无需传递无用的null参数。

Fabric8组织在Github上提供了流畅的Java API:

https://github.com/fabric8io/kubernetes-client)

Fabric8快速概述

 

简单来说，使用Fabric8的API，所有Kubernetes资源都可以在KubernetesClient实例上使用，例如：

• client.namespaces()

• client.services()

• client.nodes()

根据资源的性质，它的作用域可以是一个名称空间，也可以不是：

• client.pods().inAnyNamespace()

• client.pods().inNamespace("ns")

此时，可以调用这个动作： 

列出所有名称空间中的所有Pod：

client.pods().inAnyNamespace().list();

删除名称空间ns中的所有pod：

client.pods().delete(client.pods().inNamespace("ns").list().getItems());

创建一个名为ns的新名称空间：

client.namespaces()
  .createNew()
    .withApiVersion("v1")
    .withNewMetadata()
      .withName("ns")
    .endMetadata()
  .done();

实现控制循环

注意，Kubernetes控制器只是一个控制循环，它监视集群的状态，并将其与所需状态进行协调。为了能够调度/删除事件，需要使用Observer模式。应用程序将订阅此类事件，当他们发生时，相关回调将被触发。

下图是一个非常简单的API图：       

要真正实现一个监视程序，只需执行以下几行代码：

public class DummyWatcher implements Watcher<Pod> {

  @Override
  public void eventReceived(Action action, Pod pod) {
    switch (action) {
      case ADDED:    //注意1        
        break;
      case MODIFIED: //注意2       
        break;
      case DELETED:  //注意3
        break;
      case ERROR:    //注意4       
        break;
    }
  }

  @Override
  public void onClose(KubernetesClientException cause) {
           //注意5               
  }
}

client.pods()
  .inAnyNamespace()
  .watch(DummyWatcher());
注意：

1. 添加新pod时起作用

2. 修改现有pod时起作用

3. 删除pod时起作用

4. 发生错误时起作用

5. 清理任何资源。如果客户端正确关闭，cause将为null

具体细节

 

现在，我们拥有了实现sidecar模式所需的一切。我不会展示全部代码，它可以在GitHub上找到：https://github.com/nfrankel/jvm-controller，但需要重点强调一些关键内容。

1) 标记sidecar

从本质上讲，观察者需要在添加新的pod时添加一个sidecar pod，并在移除它时删除它。这种基本方法行不通：如果安排了sidecar pod，则将触发观察者，并向sidecar添加新的sidecar pod。而且这种情况还会持续下去。因此，标记sidecar pod至关重要。检测到此类pod时，不应触发创建逻辑。

有几种标记sidecar pod的方法：

• 在sidecar pod的名称后加上特定的字符串，例如sidecar

• 添加如下特定标签：

client.pods()
  .inNamespace("ns")
  .createNew()
    .withNewMetadata()
      .addToLabels("sidecar", "true")
    .endMetadata()
  .done();

2） 连同pod一起移除sidecar

pod应只有一个sidecar。如上所述，应在添加Pod时创建它，而在删除后者时应删除它。

因此，应将对主pod的引用添加到sidecar中。这样，当pod被删除时，如果它不是一个sidecar，我们应该找到分配的sidecar并将其删除。

第一种简单的方法是在删除主pod时显式删除sidecar。但是，这是一项繁重的工作，需要花很多时间。Kubernetes允许将pod的生命周期绑定到另一个Pod的生命周期。然后，删除逻辑由Kubernetes本身处理。这由ownerReference的概念支持。

该API使其易于实现：

client.pods()
  .inNamespace("ns")
  .createNew()
    .withNewMetadata()
      .addNewOwnerReference()
        .withApiVersion("v1")
        .withKind("Pod")
        .withName(podName)
        .withUid(pod.getMetadata().getUid())
      .endOwnerReference()
    .endMetadata()
  .done();
3) 始终保持一个sidecar

添加一个sidecar并不意味着它将永远保持这种方式。例如，可以删除属于部署的pod。部署的目标是重新创建一个pod，以达到所需的副本数量。

同样，如果在保留主pod的同时删除了sidecar，则应使用正确的引用生成一个新的sidecar。

 

结论

 

在这篇文章中，我们描述了如何在JVM上使用Java语言实现Kubernetes控制器。借助Fabric8的API，实现的操作非常简单。主要问题来自调度/删除逻辑中的极端情况。在本系列的下一篇（也是最后一篇）文章中，我们将最终看到如何部署和运行代码。

这篇文章的完整源代码可以在Github上以Maven格式找到：

https://github.com/nfrankel/jvm-controller

希望这篇文章对你有用，欢迎评论区和我们讨论。

原文：https://blog.frankel.ch/your-own-kubernetes-controller/2/

【End】

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