【k8s】kubernetes编写自己的operator(operator-sdk:v1.xxx)

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-12-05 10:12 196阅读 0赞

关于operator-sdk怎么安装，请参考官方文档：https://sdk.operatorframework.io/docs/installation/install-operator-sdk/

## 1. 创建operator新项目 ##

**1)初始化项目**，注意，一定要初始化go mod，否则operator-sdk无法识别项目依赖，且以下命令均在空文件夹hello-world-operator下执行：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**2)创建api和控制器**，创建HelloWorldManager的自定义资源类型：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
以上命令执行成功后，可观察到项目目录中创建出了api/v1和controllers文件夹，后面我们的开发主要基于这两个文件夹中的go文件：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 2. 定义crd数据结构 ##

1）在xxx\_types中定义HelloWorldManager的数据结构，需要什么定义什么即可：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
代码如下：

package v1
    
    import (
    	appsv1 "k8s.io/api/apps/v1"
    	corev1 "k8s.io/api/core/v1"
    	metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
    )
    
    // EDIT THIS FILE! THIS IS SCAFFOLDING FOR YOU TO OWN!
    // NOTE: json tags are required. Any new fields you add must have json tags for the fields to be serialized.
    
    // HelloWorldManagerSpec defines the desired state of HelloWorldManager
    type HelloWorldManagerSpec struct { 
    	// INSERT ADDITIONAL SPEC FIELDS - desired state of cluster
    	// Important: Run "make" to regenerate code after modifying this file
    
    	Size      *int32                      `json:"size"`
    	Image     string                      `json:"image"`
    	Resources corev1.ResourceRequirements `json:"resources,omitempty"`
    	Envs      []corev1.EnvVar             `json:"envs,omitempty"`
    	Ports     []corev1.ServicePort        `json:"ports,omitempty"`
    }
    
    // HelloWorldManagerStatus defines the observed state of HelloWorldManager
    type HelloWorldManagerStatus struct { 
    	// INSERT ADDITIONAL STATUS FIELD - define observed state of cluster
    	// Important: Run "make" to regenerate code after modifying this file
    	appsv1.DeploymentStatus `json:",inline"`
    }
    
    // +kubebuilder:object:root=true
    // +kubebuilder:subresource:status
    
    // HelloWorldManager is the Schema for the helloworldmanagers API
    type HelloWorldManager struct { 
    	metav1.TypeMeta   `json:",inline"`
    	metav1.ObjectMeta `json:"metadata,omitempty"`
    
    	Spec   HelloWorldManagerSpec   `json:"spec,omitempty"`
    	Status HelloWorldManagerStatus `json:"status,omitempty"`
    }
    
    // +kubebuilder:object:root=true
    
    // HelloWorldManagerList contains a list of HelloWorldManager
    type HelloWorldManagerList struct { 
    	metav1.TypeMeta `json:",inline"`
    	metav1.ListMeta `json:"metadata,omitempty"`
    	Items           []HelloWorldManager `json:"items"`
    }
    
    func init() { 
    	SchemeBuilder.Register(&HelloWorldManager{ }, &HelloWorldManagerList{ })
    }

**2）定义完成后**，执行make generate，该命令为更新api/v1/xxxdeepcopy.go文件，sdk会自动帮助我们生成实现了runtime.Object接口的代码。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**3）执行make manifests生成crd清单**，该清单用于在k8s集群中注册我们的自定义资源类型：  
![在这里插入图片描述][20200909185739674.jpg]

## 3. 编写controller，完成自己的业务逻辑 ##

我们所有的业务逻辑在controllers下的xxx\_controller.go下的Reconcile方法完成即可，该方法可以监听资源状态的变化。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
下面代码的主要逻辑为判断资源是否存在，不存在则创建，存在则更新为最新的(并没有真正更新，而是输出了一段话，伙伴们可以填充自己的逻辑)：

package controllers
    
    import (
    	"context"
    	"encoding/json"
    	"fmt"
    	"github.com/go-logr/logr"
    	appsv1 "k8s.io/api/apps/v1"
    	corev1 "k8s.io/api/core/v1"
    	v1 "k8s.io/api/rbac/v1"
    	"k8s.io/apimachinery/pkg/api/errors"
    	metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
    	"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
    	"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/schema"
    	"reflect"
    	ctrl "sigs.k8s.io/controller-runtime"
    	"sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/client"
    
    	csdnv1 "csdn.net/api/v1"
    )
    
    // HelloWorldManagerReconciler reconciles a HelloWorldManager object
    type HelloWorldManagerReconciler struct { 
    	client.Client
    	Log    logr.Logger
    	Scheme *runtime.Scheme
    }
    
    // +kubebuilder:rbac:groups=csdn.csdn.net,resources=helloworldmanagers,verbs=get;list;watch;create;update;patch;delete
    // +kubebuilder:rbac:groups=csdn.csdn.net,resources=helloworldmanagers/status,verbs=get;update;patch
    
    func (r *HelloWorldManagerReconciler) Reconcile(req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) { 
    	_ = context.Background()
    	_ = r.Log.WithValues("helloworldmanager", req.NamespacedName)
    
    	// your logic here
    	helloWorldManagerInstance := &csdnv1.HelloWorldManager{ }
    	err := r.Client.Get(context.TODO(), req.NamespacedName, helloWorldManagerInstance)
    	r.Log.WithValues("k8s client error:", err)
    	if err != nil { 
    		if errors.IsNotFound(err) { 
    			return ctrl.Result{ }, nil
    		}
    		return ctrl.Result{ }, err
    	}
    
    	if helloWorldManagerInstance.DeletionTimestamp != nil { 
    		return ctrl.Result{ }, err
    	}
    
    	deployment := &appsv1.Deployment{ }
    	if err := r.Client.Get(context.TODO(), req.NamespacedName, deployment); err != nil && errors.IsNotFound(err) { 
    		// 创建关联资源
    		// 1. 创建 Deploy
    		deploy := NewDeploy(helloWorldManagerInstance)
    		if err := r.Client.Create(context.TODO(), deploy); err != nil { 
    			return ctrl.Result{ }, err
    		}
    		// 2. 创建 Service
    		service := NewService(helloWorldManagerInstance)
    		if err := r.Client.Create(context.TODO(), service); err != nil { 
    			return ctrl.Result{ }, err
    		}
    		// 3. 关联 Annotations
    		data, _ := json.Marshal(helloWorldManagerInstance.Spec)
    		if helloWorldManagerInstance.Annotations != nil { 
    			helloWorldManagerInstance.Annotations["spec"] = string(data)
    		} else { 
    			helloWorldManagerInstance.Annotations = map[string]string{ "spec": string(data)}
    		}
    
    		if err := r.Client.Update(context.TODO(), helloWorldManagerInstance); err != nil { 
    			return ctrl.Result{ }, nil
    		}
    		return ctrl.Result{ }, nil
    	}
    
    	oldspec := &csdnv1.HelloWorldManagerSpec{ }
    	fmt.Printf("-----%v----\n", helloWorldManagerInstance.Annotations["spec"])
    	if err := json.Unmarshal([]byte(helloWorldManagerInstance.Annotations["spec"]), oldspec); err != nil { 
    		return ctrl.Result{ }, err
    	}
    	fmt.Printf("-----副本数量：%v----\n", *helloWorldManagerInstance.Spec.Size)
    	if !reflect.DeepEqual(helloWorldManagerInstance.Spec, oldspec) { 
    		// 更新关联资源，update deployment和service,TODO
    		fmt.Printf("-----%v----\n", "更新资源")
    
    		return ctrl.Result{ }, nil
    	}
    	return ctrl.Result{ }, nil
    }
    
    func (r *HelloWorldManagerReconciler) SetupWithManager(mgr ctrl.Manager) error { 
    	return ctrl.NewControllerManagedBy(mgr).
    		For(&csdnv1.HelloWorldManager{ }).
    		Complete(r)
    }
    
    func NewDeploy(app *csdnv1.HelloWorldManager) *appsv1.Deployment { 
    	labels := map[string]string{ "app": app.Name}
    	selector := &metav1.LabelSelector{ MatchLabels: labels}
    	return &appsv1.Deployment{ 
    		TypeMeta: metav1.TypeMeta{ 
    			APIVersion: "apps/v1",
    			Kind:       "Deployment",
    		},
    		ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{ 
    			Name:      app.Name,
    			Namespace: app.Namespace,
    
    			OwnerReferences: []metav1.OwnerReference{ 
    				*metav1.NewControllerRef(app, schema.GroupVersionKind{ 
    					Group:   v1.SchemeGroupVersion.Group,
    					Version: v1.SchemeGroupVersion.Version,
    					Kind:    "HelloWorldManager",
    				}),
    			},
    		},
    		Spec: appsv1.DeploymentSpec{ 
    			Replicas: app.Spec.Size,
    			Template: corev1.PodTemplateSpec{ 
    				ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{ 
    					Labels: labels,
    				},
    				Spec: corev1.PodSpec{ 
    					Containers: newContainers(app),
    				},
    			},
    			Selector: selector,
    		},
    	}
    }
    
    func newContainers(app *csdnv1.HelloWorldManager) []corev1.Container { 
    	containerPorts := []corev1.ContainerPort{ }
    	for _, svcPort := range app.Spec.Ports { 
    		cport := corev1.ContainerPort{ }
    		cport.ContainerPort = svcPort.TargetPort.IntVal
    		containerPorts = append(containerPorts, cport)
    	}
    	return []corev1.Container{ 
    		{ 
    			Name:            app.Name,
    			Image:           app.Spec.Image,
    			Resources:       app.Spec.Resources,
    			Ports:           containerPorts,
    			ImagePullPolicy: corev1.PullIfNotPresent,
    			Env:             app.Spec.Envs,
    		},
    	}
    }
    
    func NewService(app *csdnv1.HelloWorldManager) *corev1.Service { 
    	return &corev1.Service{ 
    		TypeMeta: metav1.TypeMeta{ 
    			Kind:       "Service",
    			APIVersion: "v1",
    		},
    		ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{ 
    			Name:      app.Name,
    			Namespace: app.Namespace,
    			OwnerReferences: []metav1.OwnerReference{ 
    				*metav1.NewControllerRef(app, schema.GroupVersionKind{ 
    					Group:   v1.SchemeGroupVersion.Group,
    					Version: v1.SchemeGroupVersion.Version,
    					Kind:    "HelloWorldManager",
    				}),
    			},
    		},
    		Spec: corev1.ServiceSpec{ 
    			Type:  corev1.ServiceTypeNodePort,
    			Ports: app.Spec.Ports,
    			Selector: map[string]string{ 
    				"app": app.Name,
    			},
    		},
    	}
    }

## 4. 本地调试 ##

1）注册自定义资源，在2.3中我们生成了资源清单，该资源清单位于config/crd/bases/xxx.yaml，我们只需在k8s中创建该资源即可：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
2）在编辑器中运行我们的operator：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
3）接下来我们创建自定义资源并观察operator是否完成了我们的业务逻辑，编写自定义资源yaml，符合上面我们自己定义的数据结构即可，如下示例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
创建并查看自定义资源，发现operator成功帮我们将服务自动跑了起来：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
同时我们也看到operator成功监听到了本次资源创建操作：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
浏览器访问node公网ip+端口验证：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
我们也可以更改下自定义资源的副本数量，查看operator是否监听到资源的变化：  
![在这里插入图片描述][20200909201147806.jpg]  
operator成功监听到了资源的变化：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

## 5. 部署 ##

1）编译并推送镜像：  
![在这里插入图片描述][20200909201414861.jpg]  
![在这里插入图片描述][20200909201426216.jpg]  
也可以使用operator官方已经写好的脚本命令，其实质上也是调用了docker：

make docker-build docker-push IMG=<some-registry>/<project-name>:<tag>

查看镜像推送成功：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
2）为k8s安装crd资源  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]  
3）部署operator  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]  
4）创建crd资源  
首先确认crd是否已经注册：  
![在这里插入图片描述][20200909202347813.jpg_pic_center]  
创建crd资源：  
![在这里插入图片描述][20200909202403903.jpg_pic_center]  
5）验证  
发现我们的operator已经成功为我们创建了资源：  
![在这里插入图片描述][20200909202514439.jpg_pic_center]  
![在这里插入图片描述][20200909202522758.jpg_pic_center]  
也可访问node公网ip+端口访问服务进行验证。

## 6. 删除operator及crd资源 ##

1）删除自定义资源  
![在这里插入图片描述][20200909202716797.jpg]  
2）卸载operator  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]  
可视化操作或执行make uninstall即可。

参考文献：

1.  https://sdk.operatorframework.io/docs/building-operators/golang/tutorial/
2.  https://www.jianshu.com/p/628aac3e6758

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221123/dcfef1c73a35445abf34b6e9ff767163.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221123/7ca107911bc64cfab18649e354278dfa.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221123/e2d87a323f84473b840ce469ad6c1dac.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221123/684667fa36b84e35a974742655bb2483.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20221123/4170d19a88834830b7c98a3604872e92.png
[20200909185739674.jpg]: /images/20221123/c427bfe1668a427db5be2db7d8d4fcaf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20221123/16cbc37cb42940d1a6527c792376266a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20221123/1f0bacb0e7524759a3437b7d84fb3022.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20221123/39125262afbb4680ad431309198f9228.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20221123/0c53bad909cd4086ac779731ed3dcacd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20221123/5c0272428ebf4d1bac3df6aa8a397206.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: /images/20221123/5a1af725d8224c49898da34c55a4d850.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20221123/5f6c9a7747c64b16b6cddd9c6aab6505.png
[20200909201147806.jpg]: /images/20221123/fd7bd86782f241da95648fe0ceb40e70.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM4MDc1NDI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: /images/20221123/e269fc780fbb4722a6c3c146fe829703.png
[20200909201414861.jpg]: /images/20221123/18efc402ceaf43ce89355d1aab07e956.png
[20200909201426216.jpg]: /images/20221123/3eae896a8035438cb20884160ef377f8.png
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