Operator 模式
Operator 是 Kubernetes 的扩展软件, 它利用定制资源管理应用及其组件。 Operator 遵循 Kubernetes 的理念,特别是在控制器方面。
初衷
Operator 模式 旨在记述(正在管理一个或一组服务的)运维人员的关键目标。 这些运维人员负责一些特定的应用和 Service,他们需要清楚地知道系统应该如何运行、如何部署以及出现问题时如何处理。
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 模式会封装你编写的(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,你即可以从 Kubernetes 核心中获得许多内置的自动化功能。 你可以使用 Kubernetes 自动化部署和运行工作负载,甚至 可以自动化 Kubernetes 自身。
Kubernetes 的 Operator 模式概念允许你在不修改 Kubernetes 自身代码的情况下, 通过为一个或多个自定义资源关联控制器来扩展集群的能力。 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?下面是一个示例:
- 有一个名为 SampleDB 的自定义资源,你可以将其配置到集群中。
- 一个包含 Operator 控制器部分的 Deployment,用来确保 Pod 处于运行状态。
- Operator 代码的容器镜像。
- 控制器代码,负责查询控制平面以找出已配置的 SampleDB 资源。
- 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。
- 如果你删除它,Operator 将建立快照,然后确保 StatefulSet 和 Volume 已被删除。
- 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。
- 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 对象为你升级数据库。
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你的集群中。 跟运行容器化应用一样,控制器通常会运行在控制平面之外。 例如,你可以在集群中将控制器作为 Deployment 运行。
使用 Operator
部署 Operator 后,你可以对 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,你将为 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
如果生态系统中没有可以实现你目标的 Operator,你可以自己编写代码。
你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)。
以下是一些库和工具,你可用于编写自己的云原生 Operator。
说明: 本部分链接到提供 Kubernetes 所需功能的第三方项目。Kubernetes 项目作者不负责这些项目。此页面遵循CNCF 网站指南,按字母顺序列出项目。要将项目添加到此列表中,请在提交更改之前阅读内容指南。
- Charmed Operator Framework
- Java Operator SDK
- Kopf (Kubernetes Operator Pythonic Framework)
- kube-rs (Rust)
- kubebuilder
- KubeOps (.NET operator SDK)
- KUDO(Kubernetes 通用声明式 Operator)
- Mast
- Metacontroller,可与 Webhook 结合使用,以实现自己的功能。
- Operator Framework
- shell-operator
接下来
- 阅读 CNCF Operator 白皮书。
- 详细了解定制资源
- 在 OperatorHub.io 上找到现成的、适合你的 Operator
- 发布你的 Operator,让别人也可以使用
- 阅读 CoreOS 原始文章,它介绍了 Operator 模式(这是一个存档版本的原始文章)。
- 阅读这篇来自谷歌云的关于构建 Operator 最佳实践的文章