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कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स का गहन विश्लेषण, जो बताता है कि वे कैसे जटिल एप्लिकेशन और कस्टम रिसोर्स के प्रबंधन को सरल और स्वचालित बनाते हैं। जानें कि अपने खुद के ऑपरेटर्स कैसे बनाएं और तैनात करें।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स: कस्टम रिसोर्स प्रबंधन को स्वचालित करना

कुबेरनेट्स ने हमारे एप्लिकेशन को तैनात करने और प्रबंधित करने के तरीके में क्रांति ला दी है। हालांकि, जटिल, स्टेटफुल एप्लिकेशन का प्रबंधन अभी भी चुनौतीपूर्ण हो सकता है। यहीं पर कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स आते हैं, जो एप्लिकेशन प्रबंधन को स्वचालित करने और कुबेरनेट्स की क्षमताओं का विस्तार करने का एक शक्तिशाली तरीका प्रदान करते हैं।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स क्या हैं?

एक कुबेरनेट्स ऑपरेटर एक एप्लिकेशन-विशिष्ट नियंत्रक है जो जटिल एप्लिकेशन को प्रबंधित करने के लिए कुबेरनेट्स API का विस्तार करता है। इसे एक स्वचालित सिस्टम एडमिनिस्ट्रेटर के रूप में सोचें, जो विशेष रूप से किसी विशेष एप्लिकेशन के लिए तैयार किया गया है। ऑपरेटर्स एक विशिष्ट एप्लिकेशन को संचालित करने के डोमेन ज्ञान को समाहित करते हैं, जिससे आप इसे एक घोषणात्मक, स्वचालित और दोहराने योग्य तरीके से प्रबंधित कर सकते हैं।

पारंपरिक कुबेरनेट्स नियंत्रकों के विपरीत, जो पॉड्स और सर्विसेज जैसे कोर संसाधनों का प्रबंधन करते हैं, ऑपरेटर्स कस्टम रिसोर्स डेफिनिशन (CRDs) के माध्यम से परिभाषित कस्टम संसाधनों का प्रबंधन करते हैं। यह आपको अपने स्वयं के एप्लिकेशन-विशिष्ट संसाधनों को परिभाषित करने और कुबेरनेट्स को स्वचालित रूप से उनका प्रबंधन करने की अनुमति देता है।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स का उपयोग क्यों करें?

ऑपरेटर्स जटिल एप्लिकेशन के प्रबंधन के लिए कई प्रमुख लाभ प्रदान करते हैं:

कस्टम रिसोर्स डेफिनिशन (CRDs) को समझना

कस्टम रिसोर्स डेफिनिशन (CRDs) कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स की नींव हैं। CRDs आपको अपने स्वयं के कस्टम रिसोर्स प्रकारों को परिभाषित करके कुबेरनेट्स API का विस्तार करने की अनुमति देते हैं। इन संसाधनों को किसी भी अन्य कुबेरनेट्स संसाधन, जैसे पॉड्स या सर्विसेज, की तरह माना जाता है, और `kubectl` और अन्य कुबेरनेट्स टूल का उपयोग करके प्रबंधित किया जा सकता है।

यहाँ बताया गया है कि CRDs कैसे काम करते हैं:

  1. आप एक CRD परिभाषित करते हैं जो आपके कस्टम रिसोर्स के लिए स्कीमा और सत्यापन नियमों को निर्दिष्ट करता है।
  2. आप CRD को अपने कुबेरनेट्स क्लस्टर में तैनात करते हैं।
  3. आप अपने कस्टम रिसोर्स के इंस्टेंस बनाते हैं, जिसमें वांछित कॉन्फ़िगरेशन निर्दिष्ट होता है।
  4. ऑपरेटर इन कस्टम संसाधनों में परिवर्तनों को देखता है और वांछित स्थिति को वास्तविक स्थिति के साथ समेटने के लिए कार्रवाई करता है।

उदाहरण के लिए, मान लें कि आप एक ऑपरेटर का उपयोग करके एक डेटाबेस एप्लिकेशन प्रबंधित करना चाहते हैं। आप `Database` नामक एक CRD को `name`, `version`, `storageSize`, और `replicas` जैसे फ़ील्ड्स के साथ परिभाषित कर सकते हैं। ऑपरेटर तब `Database` संसाधनों में परिवर्तनों को देखेगा और तदनुसार अंतर्निहित डेटाबेस इंस्टेंस बनाएगा या अपडेट करेगा।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स कैसे काम करते हैं

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स कस्टम रिसोर्स डेफिनिशन (CRDs) को कस्टम नियंत्रकों के साथ जोड़कर काम करते हैं। नियंत्रक कस्टम संसाधनों में परिवर्तनों को देखता है और वांछित स्थिति को वास्तविक स्थिति के साथ समेटने के लिए कार्रवाई करता है। इस प्रक्रिया में आमतौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:

  1. इवेंट्स के लिए देखना (Watching for Events): ऑपरेटर कस्टम संसाधनों से संबंधित घटनाओं, जैसे निर्माण, विलोपन, या अपडेट, के लिए देखता है।
  2. स्थिति का सामंजस्य (Reconciling State): जब कोई घटना होती है, तो ऑपरेटर एप्लिकेशन की स्थिति का सामंजस्य करता है। इसमें वांछित स्थिति (कस्टम रिसोर्स में परिभाषित) की वास्तविक स्थिति से तुलना करना और उन्हें संरेखण में लाने के लिए कार्रवाई करना शामिल है।
  3. संसाधनों का प्रबंधन (Managing Resources): ऑपरेटर वांछित स्थिति प्राप्त करने के लिए कुबेरनेट्स संसाधनों (पॉड्स, सर्विसेज, डिप्लॉयमेंट्स, आदि) को बनाता, अपडेट करता, या हटाता है।
  4. त्रुटियों को संभालना (Handling Errors): ऑपरेटर यह सुनिश्चित करने के लिए त्रुटियों को संभालता है और असफल संचालन को फिर से प्रयास करता है कि एप्लिकेशन एक सुसंगत स्थिति में बना रहे।
  5. प्रतिक्रिया प्रदान करना (Providing Feedback): ऑपरेटर एप्लिकेशन की स्थिति पर प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जैसे स्वास्थ्य जांच और संसाधन उपयोग।

सामंजस्य लूप (reconcile loop) ऑपरेटर के तर्क का मूल है। यह लगातार एप्लिकेशन की स्थिति की निगरानी करता है और वांछित स्थिति को बनाए रखने के लिए कार्रवाई करता है। यह लूप आमतौर पर एक सामंजस्य फ़ंक्शन का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है जो आवश्यक संचालन करता है।

अपना खुद का कुबेरनेट्स ऑपरेटर बनाना

कई उपकरण और फ्रेमवर्क आपको कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स बनाने में मदद कर सकते हैं:

ऑपरेटर फ्रेमवर्क का उपयोग करके एक ऑपरेटर बनाने में शामिल चरणों का एक सरलीकृत अवलोकन यहां दिया गया है:

  1. एक कस्टम रिसोर्स डेफिनिशन (CRD) परिभाषित करें: एक CRD बनाएं जो आपके एप्लिकेशन की वांछित स्थिति का वर्णन करता है। यह आपके कस्टम संसाधन के लिए स्कीमा और सत्यापन नियमों को परिभाषित करेगा।
  2. ऑपरेटर कोड उत्पन्न करें: अपने CRD के आधार पर प्रारंभिक ऑपरेटर कोड उत्पन्न करने के लिए ऑपरेटर SDK का उपयोग करें। यह आवश्यक नियंत्रक और संसाधन परिभाषाएँ बनाएगा।
  3. सामंजस्य तर्क को लागू करें: सामंजस्य तर्क को लागू करें जो वांछित स्थिति (कस्टम रिसोर्स में परिभाषित) की वास्तविक स्थिति से तुलना करता है और उन्हें संरेखण में लाने के लिए कार्रवाई करता है। यह आपके ऑपरेटर की कार्यक्षमता का मूल है।
  4. ऑपरेटर को बनाएं और तैनात करें: ऑपरेटर इमेज बनाएं और इसे अपने कुबेरनेट्स क्लस्टर में तैनात करें।
  5. परीक्षण और पुनरावृति करें: अपने ऑपरेटर का अच्छी तरह से परीक्षण करें और इसकी कार्यक्षमता और विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए कोड पर पुनरावृति करें।

आइए ऑपरेटर फ्रेमवर्क का उपयोग करके एक बुनियादी उदाहरण के साथ स्पष्ट करें। मान लीजिए आप एक ऑपरेटर बनाना चाहते हैं जो एक साधारण `Memcached` डिप्लॉयमेंट का प्रबंधन करता है।

1. CRD को परिभाषित करें:

निम्नलिखित CRD परिभाषा के साथ एक `memcached.yaml` फ़ाइल बनाएं:


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"]

यह CRD एक `Memcached` संसाधन को `size` फ़ील्ड के साथ परिभाषित करता है जो चलाने के लिए Memcached इंस्टेंसेस की संख्या निर्दिष्ट करता है।

2. ऑपरेटर कोड उत्पन्न करें:

प्रारंभिक ऑपरेटर कोड उत्पन्न करने के लिए ऑपरेटर SDK का उपयोग करें:


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

यह आपके ऑपरेटर के लिए आवश्यक फाइलें और डायरेक्टरी उत्पन्न करेगा, जिसमें नियंत्रक कोड और संसाधन परिभाषाएं शामिल हैं।

3. सामंजस्य तर्क को लागू करें:

सामंजस्य तर्क को लागू करने के लिए `controllers/memcached_controller.go` फ़ाइल को संपादित करें। यह फ़ंक्शन `Memcached` संसाधन में परिभाषित वांछित स्थिति के आधार पर Memcached डिप्लॉयमेंट्स को बनाएगा, अपडेट करेगा या हटाएगा।


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

	// Memcached इंस्टेंस को प्राप्त करें
	memcached := &cachev1alpha1.Memcached{}
	err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, memcached)
	if err != nil {
		if errors.IsNotFound(err) {
			// अनुरोध ऑब्जेक्ट नहीं मिला, हो सकता है कि सामंजस्य अनुरोध के बाद इसे हटा दिया गया हो।
			// स्वामित्व वाली वस्तुएं स्वचालित रूप से कचरा एकत्र की जाती हैं। अतिरिक्त सफाई तर्क के लिए अंतिम रूप देने वालों का उपयोग करें।
			// वापस लौटें और पुनः कतार में न डालें
			log.Info("Memcached resource not found. Ignoring since object must be deleted")
			return ctrl.Result{}, nil
		}
		// ऑब्जेक्ट को पढ़ने में त्रुटि - अनुरोध को पुनः कतार में डालें।
		log.Error(err, "Failed to get Memcached")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// एक नया डिप्लॉयमेंट ऑब्जेक्ट परिभाषित करें
	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,
								},
							},
						},
					},
				},
			},
		},
	}

	// Memcached इंस्टेंस को मालिक और नियंत्रक के रूप में सेट करें
	if err := ctrl.SetControllerReference(memcached, deployment, r.Scheme);
		err != nil {
			log.Error(err, "Failed to set controller reference")
			return ctrl.Result{}, err
	}

	// जांचें कि क्या यह डिप्लॉयमेंट पहले से मौजूद है
	found := &appsv1.Deployment{}
	err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{
		Name:      deployment.Name,
		Namespace: deployment.Namespace,
	}, found)
	if err != nil && errors.IsNotFound(err) {
		log.Info("Creating a new Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		err = r.Create(ctx, deployment)
		if err != nil {
			log.Error(err, "Failed to create new Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}

		// डिप्लॉयमेंट सफलतापूर्वक बनाया गया - वापस लौटें और पुनः कतार में डालें
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	} else if err != nil {
		log.Error(err, "Failed to get Deployment")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// सुनिश्चित करें कि डिप्लॉयमेंट का आकार स्पेक के समान है
	size := memcached.Spec.Size
	if *found.Spec.Replicas != size {
		log.Info("Updating Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		found.Spec.Replicas = &size
		err = r.Update(ctx, found)
		if err != nil {
			log.Error(err, "Failed to update Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}
		// स्पेक अपडेट किया गया - वापस लौटें और पुनः कतार में डालें
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	}

	// डिप्लॉयमेंट पहले से मौजूद है - पुनः कतार में न डालें
	log.Info("Skip reconcile: Deployment already exists", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
	return ctrl.Result{}, nil
}

यह उदाहरण सामंजस्य तर्क का एक बहुत ही सरलीकृत संस्करण है। एक प्रोडक्शन-रेडी ऑपरेटर को अधिक मजबूत त्रुटि प्रबंधन, लॉगिंग और कॉन्फ़िगरेशन विकल्पों की आवश्यकता होगी।

4. ऑपरेटर को बनाएं और तैनात करें:

ऑपरेटर इमेज बनाएं और इसे `make deploy` का उपयोग करके अपने कुबेरनेट्स क्लस्टर में तैनात करें।

5. एक Memcached रिसोर्स बनाएं:

निम्नलिखित सामग्री के साथ एक `memcached-instance.yaml` फ़ाइल बनाएं:


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

`kubectl apply -f memcached-instance.yaml` का उपयोग करके इस फ़ाइल को अपने क्लस्टर पर लागू करें।

ऑपरेटर अब 3 Memcached इंस्टेंसेस के साथ एक डिप्लॉयमेंट बनाएगा।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स विकसित करने के लिए सर्वोत्तम अभ्यास

प्रभावी कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स विकसित करने के लिए सावधानीपूर्वक योजना और निष्पादन की आवश्यकता होती है। यहाँ कुछ सर्वोत्तम अभ्यास दिए गए हैं जिन्हें ध्यान में रखना चाहिए:

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स के वास्तविक-विश्व के उदाहरण

कई संगठन उत्पादन में जटिल अनुप्रयोगों के प्रबंधन के लिए कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स का उपयोग कर रहे हैं। यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

ये उपलब्ध कई कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स के कुछ उदाहरण हैं। जैसे-जैसे कुबेरनेट्स का उपयोग बढ़ता जा रहा है, हम और भी अधिक ऑपरेटर्स के उभरने की उम्मीद कर सकते हैं, जो अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के प्रबंधन को सरल बनाएंगे।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स के लिए सुरक्षा विचार

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स, जैसे कि कुबेरनेट्स क्लस्टर में चलने वाले किसी भी एप्लिकेशन की तरह, सावधानीपूर्वक सुरक्षा विचारों की आवश्यकता होती है। क्योंकि ऑपरेटर्स के पास अक्सर क्लस्टर संसाधनों का प्रबंधन करने के लिए ऊंचे विशेषाधिकार होते हैं, इसलिए अनधिकृत पहुंच और दुर्भावनापूर्ण गतिविधि को रोकने के लिए उपयुक्त सुरक्षा उपायों को लागू करना महत्वपूर्ण है।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स के लिए यहां कुछ प्रमुख सुरक्षा विचार दिए गए हैं:

इन सुरक्षा उपायों को लागू करके, आप सुरक्षा उल्लंघनों के जोखिम को काफी कम कर सकते हैं और अपने कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स को दुर्भावनापूर्ण गतिविधि से बचा सकते हैं।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स का भविष्य

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स तेजी से विकसित हो रहे हैं और कुबेरनेट्स पारिस्थितिकी तंत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन रहे हैं। जैसे-जैसे कुबेरनेट्स का उपयोग बढ़ता जा रहा है, हम ऑपरेटर स्पेस में और भी अधिक नवाचार देखने की उम्मीद कर सकते हैं।

यहाँ कुछ रुझान दिए गए हैं जो कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स के भविष्य को आकार दे रहे हैं:

निष्कर्ष

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स जटिल अनुप्रयोगों के प्रबंधन को स्वचालित करने और कुबेरनेट्स की क्षमताओं का विस्तार करने का एक शक्तिशाली तरीका प्रदान करते हैं। कस्टम संसाधनों को परिभाषित करके और कस्टम नियंत्रकों को लागू करके, ऑपरेटर्स आपको घोषणात्मक, स्वचालित और दोहराने योग्य तरीके से अनुप्रयोगों का प्रबंधन करने की अनुमति देते हैं। जैसे-जैसे कुबेरनेट्स का उपयोग बढ़ता जा रहा है, ऑपरेटर्स क्लाउड-नेटिव परिदृश्य का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाएंगे।

कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स को अपनाकर, संगठन एप्लिकेशन प्रबंधन को सरल बना सकते हैं, परिचालन ओवरहेड को कम कर सकते हैं, और अपने अनुप्रयोगों की समग्र विश्वसनीयता और मापनीयता में सुधार कर सकते हैं। चाहे आप डेटाबेस, निगरानी प्रणाली, या अन्य जटिल अनुप्रयोगों का प्रबंधन कर रहे हों, कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स आपको अपने संचालन को सुव्यवस्थित करने और कुबेरनेट्स की पूरी क्षमता को अनलॉक करने में मदद कर सकते हैं।

यह एक विकसित हो रहा क्षेत्र है, इसलिए अपने संगठन में कुबेरनेट्स ऑपरेटर्स का प्रभावी ढंग से लाभ उठाने के लिए नवीनतम विकास और सर्वोत्तम प्रथाओं के साथ अद्यतित रहना महत्वपूर्ण है। ऑपरेटर्स के आसपास का समुदाय जीवंत और सहायक है, जो आपको सफल होने में मदद करने के लिए संसाधनों और विशेषज्ञता का खजाना प्रदान करता है।