kubernetes代碼閱讀apiserver的示例分析

這篇文章主要介紹了kubernetes代碼閱讀apiserver的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

apiserver是整個kubernetes的核心模塊，做的事情多，代碼量也較大。市面上已經有不少apiserver代碼解讀的文章了，但問題在于，由于k8s的代碼變化很快，想寫一篇長久能用的未必能做到。所以，我參照了《Kubernetes權威指南》和浙大SEL實驗室的一些文章，先把我看到的東西記下來，待后觀是否有用。

kubernetes源代碼版本1.2.0

代碼閱讀方法

先簡單講講整個代碼的目錄結構

可以看到，關鍵實現代碼都放在pkg這個目錄下。對于apiserver這種跨度很廣的組件而言，唯一有效的閱讀方式估計就是

1. 遍歷pkg下所有的目錄，概覽大概知道這個目錄是干啥的

2. 從cmd這個入口來看apiserver的代碼，然后一點點由淺入深，看apiserver的大致實現

3. 分特性，看具體某個大的特性是怎么實現的，例如安全，例如和etcd存儲對接

4. 在上面這幾步的過程中可以看看別人的代碼閱讀文檔，能有效的節省時間

0. apiserver主要實現了什么？

apiserver是k8s系統中所有對象的增刪查改盯的http/restful式服務端，其中盯是指watch操作。數據最終存儲在分布式一致的etcd存儲內，apiserver本身是無狀態的，提供了這些數據訪問的認證鑒權、緩存、api版本適配轉換等一系列的功能。

• restful服務入門

對于http服務和使用go語言實現方式，可以看go-restful的文檔和例子，對這個有基本的了解，這個文檔對入門者和一知半解者極為有效！

1. 對象的數據結構

古人有言，程序就是算法+數據結構，搞懂了數據結構，整個程序的處理過程就明白了一半。對于apiserver的任何一個api請求來說，上圖說明了所有的數據結構關系。

k8s放在etcd內的存儲對象是api.Pod對象(無版本)，從不同版本的請求路徑標識來操作，例如api/v1，最后獲取到的是不同版本，例如v1.Pod的json文本。這里就經歷了幾個過程，包括

1. http client訪問/api/v1/pod/xyz，想要獲取這個Pod的數據

2. 從etcd獲取到api.Pod對象

3. api.Pod對象轉換為v1.Pod對象

4. v1.Pod對象序列化為json或yaml文本

5. 文本通過http的response體，返回給http client

其中用于處理業務數據的關鍵數據結構是APIGroupVersion，里面的幾個成員變量的作用是：

2. 入口和啟動

3. API分組、多版本的初始化注冊(Rest)

k8s采用ApiGroup來管理所有的api分組和版本升級，目前有的API分組包括

1. 核心組，REST路徑在 /api/v1 ，但這個路徑不是固定的，v1是當前的版本。與之相對應的代碼里面的apiVersion 字段的值是 v1。

2. 擴展組，REST路徑在 /apis/extensions/$VERSION，相對應的代碼里面的 apiVersion: extensions/$VERSION (例如當前的apiVersion: extensions/v1beta1)。這里提供的API對象今后有可能會被移動到別的組內。

3. "componentconfig"和 "metrics"這這些組。

在這個文檔里面講述了實現ApiGroup的幾個目標，包括api分組演化，對舊版API的向后兼容（Backwards compatibility），包括用戶可以自定義自己的api等。接下來我們看看他么是怎么初始化注冊的，這里都是縮減版代碼，去掉了其他部分。

kubernetes/pkg/master/master.go

• api注冊入口

func New(c *Config) (*Master, error) {
	m.InstallAPIs(c)
}

• 根據Config往APIGroupsInfo內增加組信息，然后通過InstallAPIGroups進行注冊

func (m *Master) InstallAPIs(c *Config) {
	if err := m.InstallAPIGroups(apiGroupsInfo); err != nil {
		glog.Fatalf("Error in registering group versions: %v", err)
	}
}

• 轉換為APIGroupVersion這個關鍵數據結構，然后進行注冊

func (s *GenericAPIServer) installAPIGroup(apiGroupInfo *APIGroupInfo) error {
		apiGroupVersion, err := s.getAPIGroupVersion(apiGroupInfo, groupVersion, apiPrefix)

		if err := apiGroupVersion.InstallREST(s.HandlerContainer); err != nil {
			return fmt.Errorf("Unable to setup API %v: %v", apiGroupInfo, err)
		}
}		

• 關鍵數據結構

kubernetes/pkg/apiserver/apiserver.go

type APIGroupVersion struct {
	Storage map[string]rest.Storage

	Root string

	// GroupVersion is the external group version
	GroupVersion unversioned.GroupVersion
}

實際注冊的Storage的map如下：

kubernetes/pkg/master/master.go

	m.v1ResourcesStorage = map[string]rest.Storage{
		"pods":             podStorage.Pod,
		"pods/attach":      podStorage.Attach,
		"pods/status":      podStorage.Status,
		"pods/log":         podStorage.Log,
		"pods/exec":        podStorage.Exec,
		"pods/portforward": podStorage.PortForward,
		"pods/proxy":       podStorage.Proxy,
		"pods/binding":     podStorage.Binding,
		"bindings":         podStorage.Binding,

那么，這里的map[string]rest.Storage最后是怎么變成一個具體的API來提供服務的呢？例如這么一個URL:

GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}

• restful服務的實現

k8s使用的一個第三方庫github.com/emicklei/go-restful，里面提供了一組核心的對象，看例子

• 實際注冊過程

kubernetes/pkg/apiserver/api_installer.go

func (a *APIInstaller) registerResourceHandlers(path string, storage rest.Storage, ws *restful.WebService, proxyHandler http.Handler) (*unversioned.APIResource, error) {
}

最終的API注冊過程是在這個函數中完成的，把一個rest.Storage對象轉換為實際的getter, lister等處理函數，并和實際的url關聯起來。

4.etcd存儲的操作(ORM)

上面已經基本厘清了從http請求 -> restful.Route -> rest.Storage這條線路，那rest.Storage僅僅是一個接口，有何德何能，可以真正的操作etcd呢？

這段也是牽涉到多個文件，但還比較清晰，首先，所有的對象都有增刪改查這些操作，如果為Pod單獨搞一套，Controller單獨搞一套，那代碼會非常重復，不可復用，所以存儲的關鍵目錄是在這里：

kubernetes/pkg/registry/generic/etcd/etcd.go

這個文件定義了所有的對etcd對象的操作，get,list,create等，但具體的對象是啥，這個文件不關心；etcd客戶端地址，這個文件也不關心。這些信息都是在具體的PodStorage對象創建的時候注入的。以Pod為例子，文件在：

kubernetes/pkg/registry/pod/etcd/etcd.go

這里的NewStorage方法，把上述的信息注入了etcd里面去，生成了PodStorage這個對象。

// REST implements a RESTStorage for pods against etcd
type REST struct {
	*etcdgeneric.Etcd
	proxyTransport http.RoundTripper
}

由于PodStorage.Pod是一個REST類型，而REST類型采用了Go語言的struct匿名內部成員，天然就擁有Get, List等方法。

kubernetes/pkg/apiserver/api_installer.go

最后在這里把PodStorage轉換成了Getter對象，并最終注冊到ApiGroup里面去。

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