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一文讀懂 Kubernetes APIServer 原理

2021-01-24 18:34:40 其他

前言

整個Kubernetes技術體系由宣告式API以及Controller構成,而kube-apiserver是Kubernetes的宣告式api server,并為其它組件互動提供了橋梁,因此加深對kube-apiserver的理解就顯得至關重要了,

整體組件功能

kube-apiserver作為整個Kubernetes集群操作etcd的唯一入口,負責Kubernetes各資源的認證&鑒權,校驗以及CRUD等操作,提供RESTful APIs,供其它組件呼叫:

kube-apiserver包含三種APIServer:

  • aggregatorServer:負責處理 apiregistration.k8s.io 組下的APIService資源請求,同時將來自用戶的請求攔截轉發給aggregated server(AA)
  • kubeAPIServer:負責對請求的一些通用處理,包括:認證、鑒權以及各個內建資源(pod, deployment,service and etc)的REST服務等
  • apiExtensionsServer:負責CustomResourceDefinition(CRD)apiResources以及apiVersions的注冊,同時處理CRD以及相應CustomResource(CR)的REST請求(如果對應CR不能被處理的話則會回傳404),也是apiserver Delegation的最后一環

另外還包括bootstrap-controller,主要負責Kubernetes default apiserver service的創建以及管理,

接下來將對上述組件進行概覽性總結,

bootstrap-controller

  • apiserver bootstrap-controller創建&運行邏輯在k8s.io/kubernetes/pkg/master目錄
  • bootstrap-controller主要用于創建以及維護內部kubernetes default apiserver service
  • kubernetes default apiserver service spec.selector為空,這是default apiserver service與其它正常service的最大區別,表明了這個特殊的service對應的endpoints不由endpoints controller控制,而是直接受kube-apiserver bootstrap-controller管理(maintained by this code, not by the pod selector)
  • bootstrap-controller的幾個主要功能如下:
    • 創建 default、kube-system 和 kube-public 以及 kube-node-lease 命名空間
    • 創建&維護kubernetes default apiserver service以及對應的endpoint
    • 提供基于Service ClusterIP的檢查及修復功能(--service-cluster-ip-range指定范圍)
    • 提供基于Service NodePort的檢查及修復功能(--service-node-port-range指定范圍)
// k8s.io/kubernetes/pkg/master/controller.go:142
// Start begins the core controller loops that must exist for bootstrapping
// a cluster.
func (c *Controller) Start() {
    if c.runner != nil {
        return
    }
    // Reconcile during first run removing itself until server is ready.
    endpointPorts := createEndpointPortSpec(c.PublicServicePort, "https", c.ExtraEndpointPorts)
    if err := c.EndpointReconciler.RemoveEndpoints(kubernetesServiceName, c.PublicIP, endpointPorts); err != nil {
        klog.Errorf("Unable to remove old endpoints from kubernetes service: %v", err)
    }
    repairClusterIPs := servicecontroller.NewRepair(c.ServiceClusterIPInterval, c.ServiceClient, c.EventClient, &c.ServiceClusterIPRange, c.ServiceClusterIPRegistry, &c.SecondaryServiceClusterIPRange, c.SecondaryServiceClusterIPRegistry)
    repairNodePorts := portallocatorcontroller.NewRepair(c.ServiceNodePortInterval, c.ServiceClient, c.EventClient, c.ServiceNodePortRange, c.ServiceNodePortRegistry)
    // run all of the controllers once prior to returning from Start.
    if err := repairClusterIPs.RunOnce(); err != nil {
        // If we fail to repair cluster IPs apiserver is useless. We should restart and retry.
        klog.Fatalf("Unable to perform initial IP allocation check: %v", err)
    }
    if err := repairNodePorts.RunOnce(); err != nil {
        // If we fail to repair node ports apiserver is useless. We should restart and retry.
        klog.Fatalf("Unable to perform initial service nodePort check: %v", err)
    }
    // 定期執行bootstrap controller主要的四個功能(reconciliation)  
    c.runner = async.NewRunner(c.RunKubernetesNamespaces, c.RunKubernetesService, repairClusterIPs.RunUntil, repairNodePorts.RunUntil)
    c.runner.Start()
}

更多代碼原理詳情,參考 kubernetes-reading-notes ,

kubeAPIServer

KubeAPIServer主要提供對內建API Resources的操作請求,為Kubernetes中各API Resources注冊路由資訊,同時暴露RESTful API,使集群中以及集群外的服務都可以通過RESTful API操作Kubernetes中的資源

另外,kubeAPIServer是整個Kubernetes apiserver的核心,下面將要講述的aggregatorServer以及apiExtensionsServer都是建立在kubeAPIServer基礎上進行擴展的(補充了Kubernetes對用戶自定義資源的能力支持)

kubeAPIServer最核心的功能是為Kubernetes內置資源添加路由,如下:

  • 呼叫 m.InstallLegacyAPI 將核心 API Resources添加到路由中,在apiserver中即是以 /api 開頭的 resource;
  • 呼叫 m.InstallAPIs 將擴展的 API Resources添加到路由中,在apiserver中即是以 /apis 開頭的 resource;
// k8s.io/kubernetes/pkg/master/master.go:332
// New returns a new instance of Master from the given config.
// Certain config fields will be set to a default value if unset.
// Certain config fields must be specified, including:
//   KubeletClientConfig
func (c completedConfig) New(delegationTarget genericapiserver.DelegationTarget) (*Master, error) {
    ...
    // 安裝 LegacyAPI(core API)
    // install legacy rest storage
    if c.ExtraConfig.APIResourceConfigSource.VersionEnabled(apiv1.SchemeGroupVersion) {
        legacyRESTStorageProvider := corerest.LegacyRESTStorageProvider{
            StorageFactory:              c.ExtraConfig.StorageFactory,
            ProxyTransport:              c.ExtraConfig.ProxyTransport,
            KubeletClientConfig:         c.ExtraConfig.KubeletClientConfig,
            EventTTL:                    c.ExtraConfig.EventTTL,
            ServiceIPRange:              c.ExtraConfig.ServiceIPRange,
            SecondaryServiceIPRange:     c.ExtraConfig.SecondaryServiceIPRange,
            ServiceNodePortRange:        c.ExtraConfig.ServiceNodePortRange,
            LoopbackClientConfig:        c.GenericConfig.LoopbackClientConfig,
            ServiceAccountIssuer:        c.ExtraConfig.ServiceAccountIssuer,
            ServiceAccountMaxExpiration: c.ExtraConfig.ServiceAccountMaxExpiration,
            APIAudiences:                c.GenericConfig.Authentication.APIAudiences,
        }
        if err := m.InstallLegacyAPI(&c, c.GenericConfig.RESTOptionsGetter, legacyRESTStorageProvider); err != nil {
            return nil, err
        }
    }
    ...
    // 安裝 APIs(named groups apis)
    if err := m.InstallAPIs(c.ExtraConfig.APIResourceConfigSource, c.GenericConfig.RESTOptionsGetter, restStorageProviders...); err != nil {
        return nil, err
    }
    ...
    return m, nil
}

整個kubeAPIServer提供了三類API Resource介面:

  • core group:主要在 /api/v1 下;
  • named groups:其 path 為 /apis/$GROUP/$VERSION
  • 系統狀態的一些 API:如/metrics/version 等;

而API的URL大致以 /apis/{group}/{version}/namespaces/{namespace}/resource/{name} 組成,結構如下圖所示:

kubeAPIServer會為每種API資源創建對應的RESTStorage,RESTStorage的目的是將每種資源的訪問路徑及其后端存盤的操作對應起來:通過構造的REST Storage實作的介面判斷該資源可以執行哪些操作(如:create、update等),將其對應的操作存入到action中,每一個操作對應一個標準的REST method,如create對應REST method為POST,而update對應REST method為PUT,最終根據actions陣列依次遍歷,對每一個操作添加一個handler(handler對應REST Storage實作的相關介面),并注冊到route,最終對外提供RESTful API,如下:

// m.GenericAPIServer.InstallLegacyAPIGroup --> s.installAPIResources --> apiGroupVersion.InstallREST --> installer.Install --> a.registerResourceHandlers
// k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints/installer.go:181
func (a *APIInstaller) registerResourceHandlers(path string, storage rest.Storage, ws *restful.WebService) (*metav1.APIResource, error) {
    ...
    // 1、判斷該 resource 實作了哪些 REST 操作介面,以此來判斷其支持的 verbs 以便為其添加路由
    // what verbs are supported by the storage, used to know what verbs we support per path
    creater, isCreater := storage.(rest.Creater)
    namedCreater, isNamedCreater := storage.(rest.NamedCreater)
    lister, isLister := storage.(rest.Lister)
    getter, isGetter := storage.(rest.Getter)
    ...
    // 2、為 resource 添加對應的 actions(+根據是否支持 namespace)
    // Get the list of actions for the given scope.
    switch {
    case !namespaceScoped:
        // Handle non-namespace scoped resources like nodes.
        resourcePath := resource
        resourceParams := params
        itemPath := resourcePath + "/{name}"
        nameParams := append(params, nameParam)
        proxyParams := append(nameParams, pathParam)
        ...
        // Handler for standard REST verbs (GET, PUT, POST and DELETE).
        // Add actions at the resource path: /api/apiVersion/resource
        actions = appendIf(actions, action{"LIST", resourcePath, resourceParams, namer, false}, isLister)
        actions = appendIf(actions, action{"POST", resourcePath, resourceParams, namer, false}, isCreater)
        ...
    }
    ...
    // 3、從 rest.Storage 到 restful.Route 映射
    // 為每個操作添加對應的 handler
    for _, action := range actions {
        ...
        switch action.Verb {
        ...
        case "POST": // Create a resource.
            var handler restful.RouteFunction
            // 4、初始化 handler
            if isNamedCreater {
                handler = restfulCreateNamedResource(namedCreater, reqScope, admit)
            } else {
                handler = restfulCreateResource(creater, reqScope, admit)
            }
            handler = metrics.InstrumentRouteFunc(action.Verb, group, version, resource, subresource, requestScope, metrics.APIServerComponent, handler)
            ...
            // 5、route 與 handler 進行系結    
            route := ws.POST(action.Path).To(handler).
                Doc(doc).
                Param(ws.QueryParameter("pretty", "If 'true', then the output is pretty printed.")).
                Operation("create"+namespaced+kind+strings.Title(subresource)+operationSuffix).
                Produces(append(storageMeta.ProducesMIMETypes(action.Verb), mediaTypes...)...).
                Returns(http.StatusOK, "OK", producedObject).
                // TODO: in some cases, the API may return a v1.Status instead of the versioned object
                // but currently go-restful can't handle multiple different objects being returned.
                Returns(http.StatusCreated, "Created", producedObject).
                Returns(http.StatusAccepted, "Accepted", producedObject).
                Reads(defaultVersionedObject).
                Writes(producedObject)
            if err := AddObjectParams(ws, route, versionedCreateOptions); err != nil {
                return nil, err
            }
            addParams(route, action.Params)
            // 6、添加到路由中    
            routes = append(routes, route)
        case "DELETE": // Delete a resource.
        ...
        default:
            return nil, fmt.Errorf("unrecognized action verb: %s", action.Verb)
        }
        for _, route := range routes {
            route.Metadata(ROUTE_META_GVK, metav1.GroupVersionKind{
                Group:   reqScope.Kind.Group,
                Version: reqScope.Kind.Version,
                Kind:    reqScope.Kind.Kind,
            })
            route.Metadata(ROUTE_META_ACTION, strings.ToLower(action.Verb))
            ws.Route(route)
        }
        // Note: update GetAuthorizerAttributes() when adding a custom handler.
    }
    ...
}

kubeAPIServer代碼結構整理如下:

1. apiserver整體啟動邏輯 k8s.io/kubernetes/cmd/kube-apiserver
2. apiserver bootstrap-controller創建&運行邏輯 k8s.io/kubernetes/pkg/master
3. API Resource對應后端RESTStorage(based on genericregistry.Store)創建k8s.io/kubernetes/pkg/registry
4. aggregated-apiserver創建&處理邏輯 k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/kube-aggregator
5. extensions-apiserver創建&處理邏輯 k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiextensions-apiserver
6. apiserver創建&運行 k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/server
7. 注冊API Resource資源處理handler(InstallREST&Install?isterResourceHandlers) k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints
8. 創建存盤后端(etcdv3) k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage
9. genericregistry.Store.CompleteWithOptions初始化 k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/registry

呼叫鏈整理如下:

更多代碼原理詳情,參考 kubernetes-reading-notes ,

aggregatorServer

aggregatorServer主要用于處理擴展Kubernetes API Resources的第二種方式Aggregated APIServer(AA),將CR請求代理給AA:

這里結合Kubernetes官方給出的aggregated apiserver例子sample-apiserver,總結原理如下:

  • aggregatorServer通過APIServices物件關聯到某個Service來進行請求的轉發,其關聯的Service型別進一步決定了請求轉發的形式,aggregatorServer包括一個GenericAPIServer和維護自身狀態的Controller,其中GenericAPIServer主要處理apiregistration.k8s.io組下的APIService資源請求,而Controller包括:

    • apiserviceRegistrationController:負責根據APIService定義的aggregated server service構建代理,將CR的請求轉發給后端的aggregated server
    • availableConditionController:維護 APIServices 的可用狀態,包括其參考 Service 是否可用等;
    • autoRegistrationController:用于保持 API 中存在的一組特定的 APIServices;
    • crdRegistrationController:負責將 CRD GroupVersions 自動注冊到 APIServices 中;
    • openAPIAggregationController:將 APIServices 資源的變化同步至提供的 OpenAPI 檔案;
  • apiserviceRegistrationController負責根據APIService定義的aggregated server service構建代理,將CR的請求轉發給后端的aggregated server,apiService有兩種型別:Local(Service為空)以及Service(Service非空),apiserviceRegistrationController負責對這兩種型別apiService設定代理:Local型別會直接路由給kube-apiserver進行處理;而Service型別則會設定代理并將請求轉化為對aggregated Service的請求(proxyPath := "/apis/" + apiService.Spec.Group + "/" + apiService.Spec.Version),而請求的負載均衡策略則是優先本地訪問kube-apiserver(如果service為kubernetes default apiserver service:443)=>通過service ClusterIP:Port訪問(默認) 或者 通過隨機選擇service endpoint backend進行訪問:

    func (s *APIAggregator) AddAPIService(apiService *v1.APIService) error {
      ...
        proxyPath := "/apis/" + apiService.Spec.Group + "/" + apiService.Spec.Version
        // v1. is a special case for the legacy API.  It proxies to a wider set of endpoints.
        if apiService.Name == legacyAPIServiceName {
            proxyPath = "/api"
        }
        // register the proxy handler
        proxyHandler := &proxyHandler{
            localDelegate:   s.delegateHandler,
            proxyClientCert: s.proxyClientCert,
            proxyClientKey:  s.proxyClientKey,
            proxyTransport:  s.proxyTransport,
            serviceResolver: s.serviceResolver,
            egressSelector:  s.egressSelector,
        }
      ...
        s.proxyHandlers[apiService.Name] = proxyHandler
        s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.Handle(proxyPath, proxyHandler)
        s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.UnlistedHandlePrefix(proxyPath+"/", proxyHandler)
      ...
        // it's time to register the group aggregation endpoint
        groupPath := "/apis/" + apiService.Spec.Group
        groupDiscoveryHandler := &apiGroupHandler{
            codecs:    aggregatorscheme.Codecs,
            groupName: apiService.Spec.Group,
            lister:    s.lister,
            delegate:  s.delegateHandler,
        }
        // aggregation is protected
        s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.Handle(groupPath, groupDiscoveryHandler)
        s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.UnlistedHandle(groupPath+"/", groupDiscoveryHandler)
        s.handledGroups.Insert(apiService.Spec.Group)
        return nil
    }
    // k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/kube-aggregator/pkg/apiserver/handler_proxy.go:109
    func (r *proxyHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
        // 加載roxyHandlingInfo處理請求  
        value := r.handlingInfo.Load()
        if value =https://www.cnblogs.com/tencent-cloud-native/p/= nil {
            r.localDelegate.ServeHTTP(w, req)
            return
        }
        handlingInfo := value.(proxyHandlingInfo)
      ...
        // 判斷APIService服務是否正常
        if !handlingInfo.serviceAvailable {
            proxyError(w, req,"service unavailable", http.StatusServiceUnavailable)
            return
        }
        // 將原始請求轉化為對APIService的請求
        // write a new location based on the existing request pointed at the target service
        location := &url.URL{}
        location.Scheme = "https"
        rloc, err := r.serviceResolver.ResolveEndpoint(handlingInfo.serviceNamespace, handlingInfo.serviceName, handlingInfo.servicePort)
        if err != nil {
            klog.Errorf("error resolving %s/%s: %v", handlingInfo.serviceNamespace, handlingInfo.serviceName, err)
            proxyError(w, req, "service unavailable", http.StatusServiceUnavailable)
            return
        }
        location.Host = rloc.Host
        location.Path = req.URL.Path
        location.RawQuery = req.URL.Query().Encode()
        newReq, cancelFn := newRequestForProxy(location, req)
        defer cancelFn()
       ...
        proxyRoundTripper = transport.NewAuthProxyRoundTripper(user.GetName(), user.GetGroups(), user.GetExtra(), proxyRoundTripper)
        handler := proxy.NewUpgradeAwareHandler(location, proxyRoundTripper, true, upgrade, &responder{w: w})
        handler.ServeHTTP(w, newReq)
    }
    
    $ kubectl get APIService           
    NAME                                   SERVICE                      AVAILABLE   AGE
    ...
    v1.apps                                Local                        True        50d
    ...
    v1beta1.metrics.k8s.io                 kube-system/metrics-server   True        50d
    ...
    
    # default APIServices
    $ kubectl get -o yaml APIService/v1.apps
    apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
    kind: APIService
    metadata:
      labels:
        kube-aggregator.kubernetes.io/automanaged: onstart
      name: v1.apps
      selfLink: /apis/apiregistration.k8s.io/v1/apiservices/v1.apps
    spec:
      group: apps
      groupPriorityMinimum: 17800
      version: v1
      versionPriority: 15
    status:
      conditions:
      - lastTransitionTime: "2020-10-20T10:39:48Z"
        message: Local APIServices are always available
        reason: Local
        status: "True"
        type: Available
    
    # aggregated server    
    $ kubectl get -o yaml APIService/v1beta1.metrics.k8s.io
    apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
    kind: APIService
    metadata:
      labels:
        addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
        kubernetes.io/cluster-service: "true"
      name: v1beta1.metrics.k8s.io
      selfLink: /apis/apiregistration.k8s.io/v1/apiservices/v1beta1.metrics.k8s.io
    spec:
      group: metrics.k8s.io
      groupPriorityMinimum: 100
      insecureSkipTLSVerify: true
      service:
        name: metrics-server
        namespace: kube-system
        port: 443
      version: v1beta1
      versionPriority: 100
    status:
      conditions:
      - lastTransitionTime: "2020-12-05T00:50:48Z"
        message: all checks passed
        reason: Passed
        status: "True"
        type: Available
    
    # CRD
    $ kubectl get -o yaml APIService/v1.duyanghao.example.com
    apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
    kind: APIService
    metadata:
      labels:
        kube-aggregator.kubernetes.io/automanaged: "true"
      name: v1.duyanghao.example.com
      selfLink: /apis/apiregistration.k8s.io/v1/apiservices/v1.duyanghao.example.com
    spec:
      group: duyanghao.example.com
      groupPriorityMinimum: 1000
      version: v1
      versionPriority: 100
    status:
      conditions:
      - lastTransitionTime: "2020-12-11T08:45:37Z"
        message: Local APIServices are always available
        reason: Local
        status: "True"
        type: Available
    
  • aggregatorServer創建程序中會根據所有kube-apiserver定義的API資源創建默認的APIService串列,名稱即是$VERSION.$GROUP,這些APIService都會有標簽kube-aggregator.kubernetes.io/automanaged: onstart,例如:v1.apps apiService,autoRegistrationController創建并維護這些串列中的APIService,也即我們看到的Local apiService;對于自定義的APIService(aggregated server),則不會對其進行處理

  • aggregated server實作CR(自定義API資源) 的CRUD API介面,并可以靈活選擇后端存盤,可以與core kube-apiserver一起公用etcd,也可自己獨立部署etcd資料庫或者其它資料庫,aggregated server實作的CR API路徑為:/apis/$GROUP/$VERSION,具體到sample apiserver為:/apis/wardle.example.com/v1alpha1,下面的資源型別有:flunders以及fischers

  • aggregated server通過部署APIService型別資源,service fields指向對應的aggregated server service實作與core kube-apiserver的集成與互動

  • sample-apiserver目錄結構如下,可參考撰寫自己的aggregated server:

    staging/src/k8s.io/sample-apiserver
    ├── artifacts
    │   ├── example
    │   │   ├── apiservice.yaml
          ...
    ├── hack
    ├── main.go
    └── pkg
    ├── admission
    ├── apis
    ├── apiserver
    ├── cmd
    ├── generated
    │   ├── clientset
    │   │   └── versioned
                  ...
    │   │       └── typed
    │   │           └── wardle
    │   │               ├── v1alpha1
    │   │               └── v1beta1
    │   ├── informers
    │   │   └── externalversions
    │   │       └── wardle
    │   │           ├── v1alpha1
    │   │           └── v1beta1
    │   ├── listers
    │   │   └── wardle
    │   │       ├── v1alpha1
    │   │       └── v1beta1
    └── registry
    
    • 其中,artifacts用于部署yaml示例
    • hack目錄存放自動腳本(eg: update-codegen)
    • main.go是aggregated server啟動入口;pkg/cmd負責啟動aggregated server具體邏輯;pkg/apiserver用于aggregated server初始化以及路由注冊
    • pkg/apis負責相關CR的結構體定義,自動生成(update-codegen)
    • pkg/admission負責準入的相關代碼
    • pkg/generated負責生成訪問CR的clientset,informers,以及listers
    • pkg/registry目錄負責CR相關的RESTStorage實作

更多代碼原理詳情,參考 kubernetes-reading-notes ,

apiExtensionsServer

apiExtensionsServer主要負責CustomResourceDefinition(CRD)apiResources以及apiVersions的注冊,同時處理CRD以及相應CustomResource(CR)的REST請求(如果對應CR不能被處理的話則會回傳404),也是apiserver Delegation的最后一環

原理總結如下:

  • Custom Resource,簡稱CR,是Kubernetes自定義資源型別,與之相對應的就是Kubernetes內置的各種資源型別,例如Pod、Service等,利用CR我們可以定義任何想要的資源型別

  • CRD通過yaml檔案的形式向Kubernetes注冊CR實作自定義api-resources,屬于第二種擴展Kubernetes API資源的方式,也是普遍使用的一種

  • APIExtensionServer負責CustomResourceDefinition(CRD)apiResources以及apiVersions的注冊,同時處理CRD以及相應CustomResource(CR)的REST請求(如果對應CR不能被處理的話則會回傳404),也是apiserver Delegation的最后一環

  • crdRegistrationController負責將CRD GroupVersions自動注冊到APIServices中,具體邏輯為:列舉所有CRDs,然后根據CRD定義的crd.Spec.Group以及crd.Spec.Versions欄位構建APIService,并添加到autoRegisterController.apiServicesToSync中,由autoRegisterController進行創建以及維護操作,這也是為什么創建完CRD后會產生對應的APIService物件

  • APIExtensionServer包含的controller以及功能如下所示:

    • openapiController:將 crd 資源的變化同步至提供的 OpenAPI 檔案,可通過訪問 /openapi/v2 進行查看;

    • crdController:負責將 crd 資訊注冊到 apiVersions 和 apiResources 中,兩者的資訊可通過 kubectl api-versionskubectl api-resources 查看;

    • kubectl api-versions命令回傳所有Kubernetes集群資源的版本資訊(實際發出了兩個請求,分別是https://127.0.0.1:6443/api以及https://127.0.0.1:6443/apis,并在最后將兩個請求的回傳結果進行了合并)

      $ kubectl -v=8 api-versions 
      I1211 11:44:50.276446   22493 loader.go:375] Config loaded from file:  /root/.kube/config
      I1211 11:44:50.277005   22493 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/api?timeout=32s
      ...
      I1211 11:44:50.290265   22493 request.go:1068] Response Body: {"kind":"APIVersions","versions":["v1"],"serverAddressByClientCIDRs":[{"clientCIDR":"0.0.0.0/0","serverAddress":"x.x.x.x:6443"}]}
      I1211 11:44:50.293673   22493 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis?timeout=32s
      ...
      I1211 11:44:50.298360   22493 request.go:1068] Response Body: {"kind":"APIGroupList","apiVersion":"v1","groups":[{"name":"apiregistration.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1","version":"v1"},{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1","version":"v1"}},{"name":"extensions","versions":[{"groupVersion":"extensions/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"extensions/v1beta1","version":"v1beta1"}},{"name":"apps","versions":[{"groupVersion":"apps/v1","version":"v1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"apps/v1","version":"v1"}},{"name":"events.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"events.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"events.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}},{"name":"authentication.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1","version":"v1"},{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1"," [truncated 4985 chars]
      apiextensions.k8s.io/v1
      apiextensions.k8s.io/v1beta1
      apiregistration.k8s.io/v1
      apiregistration.k8s.io/v1beta1
      apps/v1
      authentication.k8s.io/v1beta1
      ...
      storage.k8s.io/v1
      storage.k8s.io/v1beta1
      v1
      
      
    • kubectl api-resources命令就是先獲取所有API版本資訊,然后對每一個API版本呼叫介面獲取該版本下的所有API資源型別

      $ kubectl -v=8 api-resources
       5077 loader.go:375] Config loaded from file:  /root/.kube/config
       I1211 15:19:47.593450   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/api?timeout=32s
       I1211 15:19:47.602273   15077 request.go:1068] Response Body: {"kind":"APIVersions","versions":["v1"],"serverAddressByClientCIDRs":[{"clientCIDR":"0.0.0.0/0","serverAddress":"x.x.x.x:6443"}]}
       I1211 15:19:47.606279   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis?timeout=32s
       I1211 15:19:47.610333   15077 request.go:1068] Response Body: {"kind":"APIGroupList","apiVersion":"v1","groups":[{"name":"apiregistration.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1","version":"v1"},{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"apiregistration.k8s.io/v1","version":"v1"}},{"name":"extensions","versions":[{"groupVersion":"extensions/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"extensions/v1beta1","version":"v1beta1"}},{"name":"apps","versions":[{"groupVersion":"apps/v1","version":"v1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"apps/v1","version":"v1"}},{"name":"events.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"events.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"events.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}},{"name":"authentication.k8s.io","versions":[{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1","version":"v1"},{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1beta1","version":"v1beta1"}],"preferredVersion":{"groupVersion":"authentication.k8s.io/v1"," [truncated 4985 chars]
       I1211 15:19:47.614700   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis/batch/v1?timeout=32s
       I1211 15:19:47.614804   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis/authentication.k8s.io/v1?timeout=32s
       I1211 15:19:47.615687   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis/auth.tkestack.io/v1?timeout=32s
       https://127.0.0.1:6443/apis/authentication.k8s.io/v1beta1?timeout=32s
       I1211 15:19:47.616794   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis/coordination.k8s.io/v1?timeout=32s
       I1211 15:19:47.616863   15077 round_trippers.go:420] GET https://127.0.0.1:6443/apis/apps/v1?timeout=32s
       ...
       NAME                              SHORTNAMES   APIGROUP                       NAMESPACED   KIND
       bindings                                                                      true         Binding
       endpoints                         ep                                          true         Endpoints
       events                            ev                                          true         Event
       limitranges                       limits                                      true         LimitRange
       namespaces                        ns                                          false        Namespace
       nodes                             no                                          false        Node
       ...
      
    	 
    
     - `namingController`:檢查 crd obj 中是否有命名沖突,可在 crd `.status.conditions` 中查看;
    
     - `establishingController`:檢查 crd 是否處于正常狀態,可在 crd `.status.conditions` 中查看;
    
     - `nonStructuralSchemaController`:檢查 crd obj 結構是否正常,可在 crd `.status.conditions` 中查看;
    
     - `apiApprovalController`:檢查 crd 是否遵循 Kubernetes API 宣告策略,可在 crd `.status.conditions` 中查看;
    
     - `finalizingController`:類似于 finalizes 的功能,與 CRs 的洗掉有關;
    
    
  • 總結CR CRUD APIServer處理邏輯如下:

    • createAPIExtensionsServer=>NewCustomResourceDefinitionHandler=>crdHandler=>注冊CR CRUD API介面:

      // New returns a new instance of CustomResourceDefinitions from the given config.
      func (c completedConfig) New(delegationTarget genericapiserver.DelegationTarget) (*CustomResourceDefinitions, error) {
        ...
          crdHandler, err := NewCustomResourceDefinitionHandler(
            versionDiscoveryHandler,
              groupDiscoveryHandler,
            s.Informers.Apiextensions().V1().CustomResourceDefinitions(),
              delegateHandler,
            c.ExtraConfig.CRDRESTOptionsGetter,
              c.GenericConfig.AdmissionControl,
            establishingController,
              c.ExtraConfig.ServiceResolver,
            c.ExtraConfig.AuthResolverWrapper,
              c.ExtraConfig.MasterCount,
              s.GenericAPIServer.Authorizer,
              c.GenericConfig.RequestTimeout,
              time.Duration(c.GenericConfig.MinRequestTimeout)*time.Second,
              apiGroupInfo.StaticOpenAPISpec,
              c.GenericConfig.MaxRequestBodyBytes,
          )
          if err != nil {
              return nil, err
          }
          s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.Handle("/apis", crdHandler)
          s.GenericAPIServer.Handler.NonGoRestfulMux.HandlePrefix("/apis/", crdHandler)
          ...
          return s, nil
      }
      
      
    • crdHandler處理邏輯如下:

      • 決議req(GET /apis/duyanghao.example.com/v1/namespaces/default/students),根據請求路徑中的group(duyanghao.example.com),version(v1),以及resource欄位(students)獲取對應CRD內容(crd, err := r.crdLister.Get(crdName))

      • 通過crd.UID以及crd.Name獲取crdInfo,若不存在則創建對應的crdInfo(crdInfo, err := r.getOrCreateServingInfoFor(crd.UID, crd.Name)),crdInfo中包含了CRD定義以及該CRD對應Custom Resource的customresource.REST storage

      • customresource.REST storage由CR對應的Group(duyanghao.example.com),Version(v1),Kind(Student),Resource(students)等創建完成,由于CR在Kubernetes代碼中并沒有具體結構體定義,所以這里會先初始化一個范型結構體Unstructured(用于保存所有型別的Custom Resource),并對該結構體進行SetGroupVersionKind操作(設定具體Custom Resource Type)

      • 從customresource.REST storage獲取Unstructured結構體后會對其進行相應轉換然后回傳

        // k8s.io/kubernetes/staging/src/k8s.io/apiextensions-apiserver/pkg/apiserver/customresource_handler.go:223
        func (r *crdHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
          ctx := req.Context()
          requestInfo, ok := apirequest.RequestInfoFrom(ctx)
          ...
          crdName := requestInfo.Resource + "." + requestInfo.APIGroup
          crd, err := r.crdLister.Get(crdName)
          ...
          crdInfo, err := r.getOrCreateServingInfoFor(crd.UID, crd.Name)
          verb := strings.ToUpper(requestInfo.Verb)
          resource := requestInfo.Resource
          subresource := requestInfo.Subresource
          scope := metrics.CleanScope(requestInfo)
          ...
          switch {
          case subresource == "status" && subresources != nil && subresources.Status != nil:
              handlerFunc = r.serveStatus(w, req, requestInfo, crdInfo, terminating, supportedTypes)
          case subresource == "scale" && subresources != nil && subresources.Scale != nil:
              handlerFunc = r.serveScale(w, req, requestInfo, crdInfo, terminating, supportedTypes)
          case len(subresource) == 0:
              handlerFunc = r.serveResource(w, req, requestInfo, crdInfo, terminating, supportedTypes)
          default:
              responsewriters.ErrorNegotiated(
                  apierrors.NewNotFound(schema.GroupResource{Group: requestInfo.APIGroup, Resource: requestInfo.Resource}, requestInfo.Name),
                  Codecs, schema.GroupVersion{Group: requestInfo.APIGroup, Version: requestInfo.APIVersion}, w, req,
              )
          }
          if handlerFunc != nil {
              handlerFunc = metrics.InstrumentHandlerFunc(verb, requestInfo.APIGroup, requestInfo.APIVersion, resource, subresource, scope, metrics.APIServerComponent, handlerFunc)
              handler := genericfilters.WithWaitGroup(handlerFunc, longRunningFilter, crdInfo.waitGroup)
              handler.ServeHTTP(w, req)
              return
          }
        }
        
        

更多代碼原理詳情,參考 kubernetes-reading-notes ,

Conclusion

本文從原始碼層面對Kubernetes apiserver進行了一個概覽性總結,包括:aggregatorServer,kubeAPIServer,apiExtensionsServer以及bootstrap-controller等,通過閱讀本文可以對apiserver內部原理有一個大致的理解,另外也有助于后續深入研究

Refs

  • kubernetes-reading-notes

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    前言 靶機地址->>>vulnhub_Earth 攻擊機ip:192.168.20.121 靶機ip:192.168.20.122 參考文章 https://www.cnblogs.com/Jing-X/archive/2022/04/03/16097695.html https://www.cnb ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:46:20 more
  • 從4k到42k,軟體測驗工程師的漲薪史,給我看哭了

    清明節一過,盲猜大家已經無心上班,在數著日子準備過五一,但一想到銀行卡里的余額……瞬間心情就不美麗了。最近,2023年高校畢業生就業調查顯示,本科畢業月平均起薪為5825元。調查一出,便有很多同學表示自己又被平均了。看著這一資料,不免讓人想到前不久中國青年報的一項調查:近六成大學生認為畢業10年內會 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:44:00 more
  • 最新版本 Stable Diffusion 開源 AI 繪畫工具之中文自動提詞篇

    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文,所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址:https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:36 more
  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜,前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜,自動化測驗的需求也越來越高。如今,自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分,它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤,提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐:4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要:由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求(例如,記憶體首地址128位元組對齊),因此需呼叫專用的記憶體申請介面,那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例,并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》,作者:昇騰CANN。 DVPP ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:03 more
  • msf學習

    msf學習 以kali自帶的msf為例 一、msf核心模塊與功能 msf模塊都放在/usr/share/metasploit-framework/modules目錄下 1、auxiliary 輔助模塊,輔助滲透(埠掃描、登錄密碼爆破、漏洞驗證等) 2、encoders 編碼器模塊,主要包含各種編碼 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:59 more
  • Halcon軟體安裝與界面簡介

    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手:與相機連接,設定相機引數,采集影像 2) 標定助手:九點標定或是其它的標定,生成標定檔案及內參外參,可以將像素單位轉換為長度單位 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:17 more
  • 在MacOS下使用Unity3D開發游戲

    第一次發博客,先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp),這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接: https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:40:19 more