学习 Kubernetes 基础知识

概念

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Operator 模式

Operator 是 Kubernetes 的扩展软件，它利用自定义资源管理应用及其组件。 Operator 遵循 Kubernetes 的理念，特别是在控制环方面。

初衷

Operator 模式旨在捕获（正在管理一个或一组服务的）运维人员的关键目标。 负责特定应用和 service 的运维人员，在系统应该如何运行、如何部署以及出现问题时如何处理等方面有深入的了解。

在 Kubernetes 上运行工作负载的人们都喜欢通过自动化来处理重复的任务。Operator 模式会封装您编写的（Kubernetes 本身提供功能以外的）任务自动化代码。

Kubernetes 上的 Operator

Kubernetes 为自动化而生。无需任何修改，您即可以从 Kubernetes 核心中获得许多内置的自动化功能。 您可以使用 Kubernetes 自动化部署和运行工作负载， 甚至 可以自动化 Kubernetes 自身。

Kubernetes 控制器控制器通过 apiserver 监控集群的公共状态，并致力于将当前状态转变为期望的状态。 使您无需修改 Kubernetes 自身的代码，即可以扩展集群的行为。 Operator 是 Kubernetes API 的客户端，充当自定义资源的控制器。

Operator 示例

使用 Operator 可以自动化的事情包括：

  • 按需部署应用
  • 获取/还原应用状态的备份
  • 处理应用代码的升级以及相关改动。例如，数据库 schema 或额外的配置设置
  • 发布一个 service，要求不支持 Kubernetes API 的应用也能发现它
  • 模拟整个或部分集群中的故障以测试其稳定性
  • 在没有内部成员选举程序的情况下，为分布式应用选择首领角色

想要更详细的了解 Operator？这儿有一个详细的示例：

  1. 有一个名为 SampleDB 的自定义资源，您可以将其配置到集群中。
  2. 一个包含 Operator 控制器部分的 Deployment，用来确保 Pod 处于运行状态。
  3. Operator 代码的容器镜像。
  4. 控制器代码，负责查询控制平面以找出已配置的 SampleDB 资源。
  5. Operator 的核心是告诉 API 服务器，如何使现实与代码里配置的资源匹配。
    • 如果添加新的 SampleDB，Operator 将设置 PersistentVolumeClaims 以提供持久化的数据库存储，设置 StatefulSet 以运行 SampleDB，并设置 Job 来处理初始配置。
    • 如果您删除它，Operator 将建立快照，然后确保 StatefulSet 和 Volume 已被删除。
  6. Operator 也可以管理常规数据库的备份。对于每个 SampleDB 资源，Operator 会确定何时创建（可以连接到数据库并进行备份的）Pod。这些 Pod 将依赖于 ConfigMap 和/或 具有数据库连接详细信息和凭据的 Secret。
  7. 由于 Operator 旨在为其管理的资源提供强大的自动化功能，因此它还需要一些额外的支持性代码。在这个示例中，代码将检查数据库是否正运行在旧版本上，如果是，则创建 Job 对象为您升级数据库。

部署 Operator

部署 Operator 最常见的方法是将自定义资源及其关联的控制器添加到您的集群中。跟运行容器化应用一样，Controller 通常会运行在 控制平面容器编排层，它暴露 API 和接口来定义、部署容器和管理容器的生命周期。 之外。例如，您可以在集群中将控制器作为 Deployment 运行。

使用 Operator

部署 Operator 后，您可以对 Operator 所使用的资源执行添加、修改或删除操作。按照上面的示例，您将为 Operator 本身建立一个 Deployment，然后：

kubectl get SampleDB                   # 查找所配置的数据库

kubectl edit SampleDB/example-database # 手动修改某些配置

可以了！Operator 会负责应用所作的更改并保持现有服务处于良好的状态

编写你自己的 Operator

如果生态系统中没可以实现您目标的 Operator，您可以自己编写代码。在接下来一节中，您会找到编写自己的云原生 Operator 需要的库和工具的链接。

您还可以使用任何支持 Kubernetes API 客户端的语言或运行时来实现 Operator（即控制器）。

接下来

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