עברית

צלילה עמוקה לאופרטורים של קוברנטיס, המסבירה כיצד הם מפשטים ומבצעים אוטומציה של ניהול יישומים מורכבים ומשאבים מותאמים אישית. למדו כיצד לבנות ולפרוס אופרטורים משלכם.

אופרטורים של קוברנטיס: אוטומציה של ניהול משאבים מותאמים אישית

קוברנטיס חוללה מהפכה בדרך שבה אנו פורסים ומנהלים יישומים. עם זאת, ניהול יישומים מורכבים ובעלי מצב (stateful) עדיין יכול להיות מאתגר. כאן נכנסים לתמונה האופרטורים של קוברנטיס, המספקים דרך עוצמתית לאוטומציה של ניהול יישומים ולהרחבת יכולותיו של קוברנטיס.

מהם אופרטורים של קוברנטיס?

אופרטור של קוברנטיס הוא בקר (controller) ספציפי ליישום, המרחיב את ה-API של קוברנטיס כדי לנהל יישומים מורכבים. חשבו עליו כמנהל מערכת אוטומטי, המותאם במיוחד ליישום מסוים. אופרטורים מכילים את הידע הדומייני של תפעול יישום ספציפי, ומאפשרים לכם לנהל אותו באופן דקלרטיבי, אוטומטי וחוזר על עצמו.

בניגוד לבקרים המסורתיים של קוברנטיס, המנהלים משאבי ליבה כמו Pods ו-Services, אופרטורים מנהלים משאבים מותאמים אישית המוגדרים באמצעות הגדרות משאבים מותאמות אישית (CRDs). זה מאפשר לכם להגדיר משאבים ספציפיים ליישום שלכם ולגרום לקוברנטיס לנהל אותם באופן אוטומטי.

למה להשתמש באופרטורים של קוברנטיס?

אופרטורים מציעים מספר יתרונות מרכזיים לניהול יישומים מורכבים:

הבנת הגדרות משאבים מותאמות אישית (CRDs)

הגדרות משאבים מותאמות אישית (CRDs) הן הבסיס של אופרטורים של קוברנטיס. CRDs מאפשרות לכם להרחיב את ה-API של קוברנטיס על ידי הגדרת סוגי משאבים מותאמים אישית משלכם. משאבים אלו מטופלים כמו כל משאב אחר של קוברנטיס, כגון Pods או Services, וניתן לנהל אותם באמצעות `kubectl` וכלים אחרים של קוברנטיס.

כך פועלים CRDs:

  1. אתם מגדירים CRD המציין את הסכימה וכללי האימות עבור המשאב המותאם אישית שלכם.
  2. אתם פורסים את ה-CRD לקלאסטר הקוברנטיס שלכם.
  3. אתם יוצרים מופעים של המשאב המותאם אישית שלכם, ומציינים את התצורה הרצויה.
  4. האופרטור עוקב אחר שינויים במשאבים מותאמים אישית אלו ונוקט בפעולות כדי לתאם בין המצב הרצוי למצב בפועל.

לדוגמה, נניח שאתם רוצים לנהל יישום מסד נתונים באמצעות אופרטור. תוכלו להגדיר CRD בשם `Database` עם שדות כמו `name`, `version`, `storageSize`, ו-`replicas`. האופרטור יעקוב אחר שינויים במשאבי `Database` וייצור או יעדכן את מופעי מסד הנתונים הבסיסיים בהתאם.

כיצד פועלים אופרטורים של קוברנטיס

אופרטורים של קוברנטיס פועלים על ידי שילוב של הגדרות משאבים מותאמות אישית (CRDs) עם בקרים מותאמים אישית. הבקר עוקב אחר שינויים במשאבים מותאמים אישית ונוקט בפעולות כדי לתאם בין המצב הרצוי למצב בפועל. תהליך זה כולל בדרך כלל את השלבים הבאים:

  1. מעקב אחר אירועים: האופרטור עוקב אחר אירועים הקשורים למשאבים מותאמים אישית, כגון יצירה, מחיקה או עדכונים.
  2. תיאום מצבים (Reconciling): כאשר מתרחש אירוע, האופרטור מתאם את מצב היישום. זה כרוך בהשוואת המצב הרצוי (המוגדר במשאב המותאם אישית) עם המצב בפועל ונקיטת פעולות כדי להביא אותם להתאמה.
  3. ניהול משאבים: האופרטור יוצר, מעדכן או מוחק משאבי קוברנטיס (Pods, Services, Deployments וכו') כדי להשיג את המצב הרצוי.
  4. טיפול בשגיאות: האופרטור מטפל בשגיאות ומנסה מחדש פעולות שנכשלו כדי להבטיח שהיישום יישאר במצב עקבי.
  5. מתן משוב: האופרטור מספק משוב על מצב היישום, כגון בדיקות תקינות וניצול משאבים.

לולאת התיאום (reconcile loop) היא הליבה של הלוגיקה של האופרטור. היא מנטרת באופן רציף את מצב היישום ונוקטת בפעולות כדי לשמור על המצב הרצוי. לולאה זו מיושמת בדרך כלל באמצעות פונקציית תיאום (reconciliation function) המבצעת את הפעולות הנדרשות.

בניית אופרטור קוברנטיס משלכם

קיימים מספר כלים ומסגרות עבודה (frameworks) שיכולים לעזור לכם לבנות אופרטורים של קוברנטיס:

להלן סקירה מפושטת של השלבים הכרוכים בבניית אופרטור באמצעות ה-Operator Framework:

  1. הגדרת הגדרת משאב מותאם אישית (CRD): צרו CRD המתאר את המצב הרצוי של היישום שלכם. זה יגדיר את הסכימה וכללי האימות עבור המשאב המותאם אישית שלכם.
  2. יצירת קוד אופרטור: השתמשו ב-Operator SDK כדי ליצור את קוד האופרטור הראשוני על בסיס ה-CRD שלכם. זה ייצור את הבקרים והגדרות המשאבים הדרושים.
  3. יישום לוגיקת התיאום (Reconcile Logic): ישמו את לוגיקת התיאום המשווה בין המצב הרצוי (המוגדר במשאב המותאם אישית) לבין המצב בפועל ונוקטת בפעולות כדי להביא אותם להתאמה. זוהי ליבת הפונקציונליות של האופרטור שלכם.
  4. בנייה ופריסה של האופרטור: בנו את אימג' האופרטור ופרסו אותו לקלאסטר הקוברנטיס שלכם.
  5. בדיקה וחזרה על התהליך: בדקו את האופרטור שלכם ביסודיות וחזרו על הקוד כדי לשפר את הפונקציונליות והאמינות שלו.

בואו נדגים עם דוגמה בסיסית באמצעות ה-Operator Framework. נניח שאתם רוצים ליצור אופרטור המנהל פריסה פשוטה של `Memcached`.

1. הגדרת ה-CRD:

צרו קובץ `memcached.yaml` עם הגדרת ה-CRD הבאה:


apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: memcacheds.cache.example.com
spec:
  group: cache.example.com
  versions:
    - name: v1alpha1
      served: true
      storage: true
      schema:
        openAPIV3Schema:
          type: object
          properties:
            spec:
              type: object
              properties:
                size:
                  type: integer
                  description: Size is the number of Memcached instances
              required: ["size"]
  scope: Namespaced
  names:
    plural: memcacheds
    singular: memcached
    kind: Memcached
    shortNames: ["mc"]

CRD זה מגדיר משאב `Memcached` עם שדה `size` המציין את מספר מופעי ה-Memcached שיש להריץ.

2. יצירת קוד אופרטור:

השתמשו ב-Operator SDK כדי ליצור את קוד האופרטור הראשוני:


operator-sdk init --domain=example.com --repo=github.com/example/memcached-operator
operator-sdk create api --group=cache --version=v1alpha1 --kind=Memcached --resource --controller

פעולה זו תיצור את הקבצים והספריות הדרושים לאופרטור שלכם, כולל קוד הבקר והגדרות המשאבים.

3. יישום לוגיקת התיאום:

ערכו את הקובץ `controllers/memcached_controller.go` כדי ליישם את לוגיקת התיאום. פונקציה זו תיצור, תעדכן או תמחק פריסות של Memcached על בסיס המצב הרצוי המוגדר במשאב `Memcached`.


func (r *MemcachedReconciler) Reconcile(ctx context.Context, req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) {
	log := r.Log.WithValues("memcached", req.NamespacedName)

	// אחזר את מופע ה-Memcached
	memcached := &cachev1alpha1.Memcached{}
	err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, memcached)
	if err != nil {
		if errors.IsNotFound(err) {
			// אובייקט הבקשה לא נמצא, ייתכן שנמחק לאחר בקשת ה-reconcile.
			// אובייקטים בבעלות נאספים אוטומטית על ידי garbage collector. ללוגיקת ניקוי נוספת השתמשו ב-finalizers.
			// החזר ואל תכניס לתור מחדש
			log.Info("משאב Memcached לא נמצא. מתעלם מכיוון שהאובייקט אמור להימחק")
			return ctrl.Result{}, nil
		}
		// שגיאה בקריאת האובייקט - הכנס את הבקשה לתור מחדש.
		log.Error(err, "נכשל באחזור Memcached")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// הגדר אובייקט Deployment חדש
	deployment := &appsv1.Deployment{
		ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{
			Name:      memcached.Name,
			Namespace: memcached.Namespace,
		},
		Spec: appsv1.DeploymentSpec{
			Replicas: &memcached.Spec.Size,
			Selector: &metav1.LabelSelector{
				MatchLabels: map[string]string{
					"app": memcached.Name,
				},
			},
			Template: corev1.PodTemplateSpec{
				ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{
					Labels: map[string]string{
						"app": memcached.Name,
					},
				},
				Spec: corev1.PodSpec{
					Containers: []corev1.Container{
						{
							Name:  "memcached",
							Image: "memcached:1.6.17-alpine",
							Ports: []corev1.ContainerPort{
								{
									ContainerPort: 11211,
								},
							},
						},
					},
				},
			},
		},
	}

	// הגדר את מופע ה-Memcached כבעלים ובקר
	if err := ctrl.SetControllerReference(memcached, deployment, r.Scheme);
		err != nil {
			log.Error(err, "נכשל בהגדרת controller reference")
			return ctrl.Result{}, err
	}

	// בדוק אם ה-Deployment הזה כבר קיים
	found := &appsv1.Deployment{}
	err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{
		Name:      deployment.Name,
		Namespace: deployment.Namespace,
	}, found)
	if err != nil && errors.IsNotFound(err) {
		log.Info("יוצר Deployment חדש", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		err = r.Create(ctx, deployment)
		if err != nil {
			log.Error(err, "נכשל ביצירת Deployment חדש", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}

		// ה-Deployment נוצר בהצלחה - החזר והכנס לתור מחדש
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	} else if err != nil {
		log.Error(err, "נכשל באחזור Deployment")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// ודא שגודל ה-deployment זהה ל-spec
	size := memcached.Spec.Size
	if *found.Spec.Replicas != size {
		log.Info("מעדכן Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		found.Spec.Replicas = &size
		err = r.Update(ctx, found)
		if err != nil {
			log.Error(err, "נכשל בעדכון Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}
		// ה-Spec עודכן - החזר והכנס לתור מחדש
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	}

	// ה-Deployment כבר קיים - אל תכניס לתור מחדש
	log.Info("מדלג על reconcile: ה-Deployment כבר קיים", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
	return ctrl.Result{}, nil
}

דוגמה זו היא גרסה מפושטת מאוד של לוגיקת התיאום. אופרטור מוכן לייצור יזדקק לטיפול שגיאות, רישום (logging) ואפשרויות תצורה חזקים יותר.

4. בנייה ופריסה של האופרטור:

בנו את אימג' האופרטור ופרסו אותו לקלאסטר הקוברנטיס שלכם באמצעות הפקודה `make deploy`.

5. יצירת משאב Memcached:

צרו קובץ `memcached-instance.yaml` עם התוכן הבא:


apiVersion: cache.example.com/v1alpha1
kind: Memcached
metadata:
  name: memcached-sample
spec:
  size: 3

החילו את הקובץ הזה על הקלאסטר שלכם באמצעות `kubectl apply -f memcached-instance.yaml`.

האופרטור ייצור כעת Deployment עם 3 מופעים של Memcached.

שיטות עבודה מומלצות לפיתוח אופרטורים של קוברנטיס

פיתוח אופרטורים יעילים של קוברנטיס דורש תכנון וביצוע קפדניים. להלן מספר שיטות עבודה מומלצות שכדאי לזכור:

דוגמאות מהעולם האמיתי של אופרטורים של קוברנטיס

ארגונים רבים משתמשים באופרטורים של קוברנטיס לניהול יישומים מורכבים בסביבות ייצור. הנה כמה דוגמאות:

אלו הן רק כמה דוגמאות מתוך אופרטורי קוברנטיס הרבים הזמינים. ככל שאימוץ קוברנטיס ממשיך לגדול, אנו יכולים לצפות לראות עוד ועוד אופרטורים צצים, ומפשטים את הניהול של מגוון רחב עוד יותר של יישומים.

שיקולי אבטחה לאופרטורים של קוברנטיס

אופרטורים של קוברנטיס, כמו כל יישום הרץ בקלאסטר קוברנטיס, דורשים שיקולי אבטחה קפדניים. מכיוון שלאופרטורים יש לעיתים קרובות הרשאות גבוהות לניהול משאבי הקלאסטר, חיוני ליישם אמצעי אבטחה מתאימים למניעת גישה לא מורשית ופעילות זדונית.

להלן מספר שיקולי אבטחה מרכזיים לאופרטורים של קוברנטיס:

על ידי יישום אמצעי אבטחה אלה, תוכלו להפחית באופן משמעותי את הסיכון לפריצות אבטחה ולהגן על אופרטורי הקוברנטיס שלכם מפני פעילות זדונית.

העתיד של אופרטורים של קוברנטיס

אופרטורים של קוברנטיס מתפתחים במהירות והופכים לחלק חשוב יותר ויותר באקוסיסטם של קוברנטיס. ככל שאימוץ קוברנטיס ממשיך לגדול, אנו יכולים לצפות לראות עוד יותר חדשנות בתחום האופרטורים.

להלן מספר מגמות המעצבות את עתידם של אופרטורים של קוברנטיס:

סיכום

אופרטורים של קוברנטיס מספקים דרך עוצמתית לאוטומציה של ניהול יישומים מורכבים ולהרחבת יכולותיו של קוברנטיס. על ידי הגדרת משאבים מותאמים אישית ויישום בקרים מותאמים אישית, אופרטורים מאפשרים לכם לנהל יישומים באופן דקלרטיבי, אוטומטי וחוזר על עצמו. ככל שאימוץ קוברנטיס ממשיך לגדול, אופרטורים יהפכו לחלק חשוב יותר ויותר בנוף ה-cloud-native.

על ידי אימוץ אופרטורים של קוברנטיס, ארגונים יכולים לפשט את ניהול היישומים, להפחית את התקורה התפעולית ולשפר את האמינות והסקיילביליות הכוללת של היישומים שלהם. בין אם אתם מנהלים מסדי נתונים, מערכות ניטור או יישומים מורכבים אחרים, אופרטורים של קוברנטיס יכולים לעזור לכם לייעל את הפעילות שלכם ולנצל את מלוא הפוטנציאל של קוברנטיס.

זהו תחום מתפתח, ולכן הישארות מעודכנת בהתפתחויות האחרונות ובשיטות העבודה המומלצות היא חיונית למינוף יעיל של אופרטורים של קוברנטיס בארגון שלכם. הקהילה סביב האופרטורים תוססת ותומכת, ומציעה שפע של משאבים ומומחיות שיעזרו לכם להצליח.