Latviešu

Padziļināts ieskats Kubernetes Operatoros, skaidrojot, kā tie vienkāršo un automatizē sarežģītu lietojumprogrammu un pielāgotu resursu pārvaldību. Uzziniet, kā veidot un izvietot savus Operatorus.

Kubernetes Operatori: Pielāgotu Resursu Pārvaldības Automatizācija

Kubernetes ir radījis revolūciju veidā, kā mēs izvietojam un pārvaldām lietojumprogrammas. Tomēr sarežģītu, stāvokli uzturošu (stateful) lietojumprogrammu pārvaldība joprojām var būt izaicinājums. Šeit talkā nāk Kubernetes Operatori, piedāvājot jaudīgu veidu, kā automatizēt lietojumprogrammu pārvaldību un paplašināt Kubernetes iespējas.

Kas ir Kubernetes Operatori?

Kubernetes Operators ir lietojumprogrammai specifisks kontrolieris, kas paplašina Kubernetes API, lai pārvaldītu sarežģītas lietojumprogrammas. Iztēlojieties to kā automatizētu sistēmas administratoru, kas īpaši pielāgots konkrētai lietojumprogrammai. Operatori ietver domēna zināšanas par konkrētas lietojumprogrammas darbību, ļaujot to pārvaldīt deklaratīvā, automatizētā un atkārtojamā veidā.

Atšķirībā no tradicionālajiem Kubernetes kontrolieriem, kas pārvalda pamata resursus, piemēram, Pods un Services, Operatori pārvalda pielāgotus resursus, kas definēti, izmantojot Pielāgoto Resursu Definīcijas (CRD). Tas ļauj jums definēt savus lietojumprogrammai specifiskos resursus un likt Kubernetes tos automātiski pārvaldīt.

Kāpēc izmantot Kubernetes Operatorus?

Operatori piedāvā vairākas būtiskas priekšrocības sarežģītu lietojumprogrammu pārvaldībā:

Izpratne par Pielāgoto Resursu Definīcijām (CRD)

Pielāgoto Resursu Definīcijas (CRD) ir Kubernetes Operatoru pamats. CRD ļauj paplašināt Kubernetes API, definējot savus pielāgotos resursu tipus. Šie resursi tiek apstrādāti tāpat kā jebkurš cits Kubernetes resurss, piemēram, Pods vai Services, un tos var pārvaldīt, izmantojot `kubectl` un citus Kubernetes rīkus.

Lūk, kā darbojas CRD:

  1. Jūs definējat CRD, kas norāda jūsu pielāgotā resursa shēmu un validācijas noteikumus.
  2. Jūs izvietojat CRD savā Kubernetes klasterī.
  3. Jūs izveidojat savas pielāgotā resursa instances, norādot vēlamo konfigurāciju.
  4. Operators novēro izmaiņas šajos pielāgotajos resursos un veic darbības, lai saskaņotu vēlamo stāvokli ar faktisko.

Piemēram, pieņemsim, ka vēlaties pārvaldīt datu bāzes lietojumprogrammu, izmantojot Operatoru. Jūs varētu definēt CRD ar nosaukumu `Database` ar tādiem laukiem kā `name`, `version`, `storageSize` un `replicas`. Operators pēc tam novērotu izmaiņas `Database` resursos un atbilstoši izveidotu vai atjauninātu pamatā esošās datu bāzes instances.

Kā darbojas Kubernetes Operatori

Kubernetes Operatori darbojas, apvienojot Pielāgoto Resursu Definīcijas (CRD) ar pielāgotiem kontrolieriem. Kontrolieris novēro izmaiņas pielāgotajos resursos un veic darbības, lai saskaņotu vēlamo stāvokli ar faktisko. Šis process parasti ietver šādus soļus:

  1. Notikumu novērošana: Operators novēro notikumus, kas saistīti ar pielāgotajiem resursiem, piemēram, izveidi, dzēšanu vai atjaunināšanu.
  2. Stāvokļa saskaņošana: Kad notiek notikums, Operators saskaņo lietojumprogrammas stāvokli. Tas ietver vēlamā stāvokļa (definēts Pielāgotajā Resursā) salīdzināšanu ar faktisko stāvokli un darbību veikšanu, lai tos saskaņotu.
  3. Resursu pārvaldība: Operators izveido, atjaunina vai dzēš Kubernetes resursus (Pods, Services, Deployments utt.), lai sasniegtu vēlamo stāvokli.
  4. Kļūdu apstrāde: Operators apstrādā kļūdas un atkārto neveiksmīgas darbības, lai nodrošinātu, ka lietojumprogramma paliek konsekventā stāvoklī.
  5. Atsauksmju sniegšana: Operators sniedz atsauksmes par lietojumprogrammas statusu, piemēram, veselības pārbaudes un resursu izmantošanu.

Saskaņošanas cikls (reconcile loop) ir Operatora loģikas kodols. Tas nepārtraukti uzrauga lietojumprogrammas stāvokli un veic darbības, lai uzturētu vēlamo stāvokli. Šis cikls parasti tiek ieviests, izmantojot saskaņošanas funkciju, kas veic nepieciešamās operācijas.

Sava Kubernetes Operatora izveide

Vairāki rīki un ietvari var palīdzēt jums izveidot Kubernetes Operatorus:

Šeit ir vienkāršots pārskats par soļiem, kas saistīti ar Operatora veidošanu, izmantojot Operator Framework:

  1. Definējiet Pielāgoto Resursu Definīciju (CRD): Izveidojiet CRD, kas apraksta jūsu lietojumprogrammas vēlamo stāvokli. Tas definēs jūsu pielāgotā resursa shēmu un validācijas noteikumus.
  2. Ģenerējiet Operatora kodu: Izmantojiet Operator SDK, lai ģenerētu sākotnējo Operatora kodu, pamatojoties uz jūsu CRD. Tas izveidos nepieciešamos kontrolierus un resursu definīcijas.
  3. Ieviesiet saskaņošanas loģiku: Ieviesiet saskaņošanas loģiku, kas salīdzina vēlamo stāvokli (definēts Pielāgotajā Resursā) ar faktisko stāvokli un veic darbības, lai tos saskaņotu. Šis ir jūsu Operatora funkcionalitātes kodols.
  4. Izveidojiet un izvietojiet Operatoru: Izveidojiet Operatora attēlu un izvietojiet to savā Kubernetes klasterī.
  5. Testējiet un iterējiet: Rūpīgi testējiet savu Operatoru un iterējiet kodu, lai uzlabotu tā funkcionalitāti un uzticamību.

Ilustrēsim to ar pamata piemēru, izmantojot Operator Framework. Pieņemsim, ka vēlaties izveidot Operatoru, kas pārvalda vienkāršu `Memcached` izvietošanu.

1. Definējiet CRD:

Izveidojiet `memcached.yaml` failu ar šādu CRD definīciju:


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 ir Memcached instanču skaits
              required: ["size"]
  scope: Namespaced
  names:
    plural: memcacheds
    singular: memcached
    kind: Memcached
    shortNames: ["mc"]

Šis CRD definē `Memcached` resursu ar `size` lauku, kas norāda darbināmo Memcached instanču skaitu.

2. Ģenerējiet Operatora kodu:

Izmantojiet Operator SDK, lai ģenerētu sākotnējo Operatora kodu:


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

Tas ģenerēs nepieciešamos failus un direktorijus jūsu Operatoram, ieskaitot kontroliera kodu un resursu definīcijas.

3. Ieviesiet saskaņošanas loģiku:

Rediģējiet `controllers/memcached_controller.go` failu, lai ieviestu saskaņošanas loģiku. Šī funkcija izveidos, atjauninās vai dzēsīs Memcached izvietojumus, pamatojoties uz `Memcached` resursā definēto vēlamo stāvokli.


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

	// Iegūst Memcached instanci
	memcached := &cachev1alpha1.Memcached{}
	err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, memcached)
	if err != nil {
		if errors.IsNotFound(err) {
			// Pieprasījuma objekts nav atrasts, tas varēja tikt dzēsts pēc saskaņošanas pieprasījuma.
			// Piesaistītie objekti tiek automātiski savākti (garbage collected). Papildu tīrīšanas loģikai izmantojiet finalizatorus.
			// Atgriežamies un neieliekam rindā atkārtoti
			log.Info("Memcached resurss nav atrasts. Ignorē, jo objekts, visticamāk, ir dzēsts")
			return ctrl.Result{}, nil
		}
		// Kļūda, nolasot objektu - ieliekam pieprasījumu rindā atkārtoti.
		log.Error(err, "Neizdevās iegūt Memcached")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// Definē jaunu Deployment objektu
	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,
								},
							},
						},
					},
				},
			},
		},
	}

	// Iestata Memcached instanci kā īpašnieku un kontrolieri
	if err := ctrl.SetControllerReference(memcached, deployment, r.Scheme);
		err != nil {
			log.Error(err, "Neizdevās iestatīt kontroliera atsauci")
			return ctrl.Result{}, err
	}

	// Pārbauda, vai šis Deployment jau pastāv
	found := &appsv1.Deployment{}
	err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{
		Name:      deployment.Name,
		Namespace: deployment.Namespace,
	}, found)
	if err != nil && errors.IsNotFound(err) {
		log.Info("Veido jaunu Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		err = r.Create(ctx, deployment)
		if err != nil {
			log.Error(err, "Neizdevās izveidot jaunu Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}

		// Deployment veiksmīgi izveidots - atgriežamies un ieliekam rindā atkārtoti
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	} else if err != nil {
		log.Error(err, "Neizdevās iegūt Deployment")
		return ctrl.Result{}, err
	}

	// Pārliecinās, ka izvietošanas lielums atbilst specifikācijai
	size := memcached.Spec.Size
	if *found.Spec.Replicas != size {
		log.Info("Atjaunina Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
		found.Spec.Replicas = &size
		err = r.Update(ctx, found)
		if err != nil {
			log.Error(err, "Neizdevās atjaunināt Deployment", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
			return ctrl.Result{}, err
		}
		// Specifikācija atjaunināta - atgriežamies un ieliekam rindā atkārtoti
		return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
	}

	// Deployment jau pastāv - neliekam rindā atkārtoti
	log.Info("Izlaiž saskaņošanu: Deployment jau pastāv", "Deployment.Namespace", deployment.Namespace, "Deployment.Name", deployment.Name)
	return ctrl.Result{}, nil
}

Šis piemērs ir ļoti vienkāršota saskaņošanas loģikas versija. Ražošanai gatavam Operatoram būtu nepieciešama robustāka kļūdu apstrāde, žurnalēšana un konfigurācijas iespējas.

4. Izveidojiet un izvietojiet Operatoru:

Izveidojiet Operatora attēlu un izvietojiet to savā Kubernetes klasterī, izmantojot `make deploy`.

5. Izveidojiet Memcached resursu:

Izveidojiet `memcached-instance.yaml` failu ar šādu saturu:


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

Pielietojiet šo failu savam klasterim, izmantojot `kubectl apply -f memcached-instance.yaml`.

Operators tagad izveidos Deployment ar 3 Memcached instancēm.

Labākās prakses Kubernetes Operatoru izstrādē

Efektīvu Kubernetes Operatoru izstrāde prasa rūpīgu plānošanu un izpildi. Šeit ir dažas labākās prakses, kas jāpatur prātā:

Kubernetes Operatoru reālās pasaules piemēri

Daudzas organizācijas izmanto Kubernetes Operatorus, lai pārvaldītu sarežģītas lietojumprogrammas ražošanā. Šeit ir daži piemēri:

Šie ir tikai daži piemēri no daudzajiem pieejamajiem Kubernetes Operatoriem. Tā kā Kubernetes popularitāte turpina pieaugt, mēs varam sagaidīt vēl vairāk Operatoru parādīšanos, kas vienkāršos arvien plašāka lietojumprogrammu klāsta pārvaldību.

Drošības apsvērumi Kubernetes Operatoriem

Kubernetes Operatori, tāpat kā jebkura lietojumprogramma, kas darbojas Kubernetes klasterī, prasa rūpīgus drošības apsvērumus. Tā kā Operatoriem bieži ir paaugstinātas privilēģijas klastera resursu pārvaldībai, ir ļoti svarīgi ieviest atbilstošus drošības pasākumus, lai novērstu nesankcionētu piekļuvi un ļaunprātīgas darbības.

Šeit ir daži galvenie drošības apsvērumi Kubernetes Operatoriem:

Ieviešot šos drošības pasākumus, jūs varat ievērojami samazināt drošības pārkāpumu risku un aizsargāt savus Kubernetes Operatorus no ļaunprātīgām darbībām.

Kubernetes Operatoru nākotne

Kubernetes Operatori strauji attīstās un kļūst par arvien svarīgāku Kubernetes ekosistēmas daļu. Tā kā Kubernetes popularitāte turpina pieaugt, mēs varam sagaidīt vēl vairāk inovāciju Operatoru jomā.

Šeit ir dažas tendences, kas veido Kubernetes Operatoru nākotni:

Noslēgums

Kubernetes Operatori nodrošina jaudīgu veidu, kā automatizēt sarežģītu lietojumprogrammu pārvaldību un paplašināt Kubernetes iespējas. Definējot pielāgotus resursus un ieviešot pielāgotus kontrolierus, Operatori ļauj jums pārvaldīt lietojumprogrammas deklaratīvā, automatizētā un atkārtojamā veidā. Tā kā Kubernetes popularitāte turpina pieaugt, Operatori kļūs par arvien svarīgāku mākoņnatīvās ainavas daļu.

Pieņemot Kubernetes Operatorus, organizācijas var vienkāršot lietojumprogrammu pārvaldību, samazināt operacionālās izmaksas un uzlabot savu lietojumprogrammu vispārējo uzticamību un mērogojamību. Neatkarīgi no tā, vai pārvaldāt datu bāzes, monitoringa sistēmas vai citas sarežģītas lietojumprogrammas, Kubernetes Operatori var palīdzēt jums racionalizēt operācijas un pilnībā izmantot Kubernetes potenciālu.

Šī ir strauji mainīga joma, tāpēc ir svarīgi sekot līdzi jaunākajiem notikumiem un labākajām praksēm, lai efektīvi izmantotu Kubernetes Operatorus savā organizācijā. Kopiena ap Operatoriem ir dinamiska un atbalstoša, piedāvājot bagātīgu resursu un zināšanu klāstu, lai palīdzētu jums gūt panākumus.