Контроллеры

В робототехнике и автоматизации, цикл управления - это непрерывный цикл, который регулирует состояние системы.

Вот один из примеров контура управления: термостат в помещении.

Когда вы устанавливаете температуру, это говорит термостату о вашем желаемом состоянии. Фактическая температура в помещении - это текущее состояние. Термостат действует так, чтобы приблизить текущее состояние к желаемому состоянию, путем включения или выключения оборудования.

Контроллеры в Kubernetes — управляющие циклы (control loops), которые отслеживают состояние вашего кластера, затем вносят или запрашивают изменения там, где это необходимо. Каждый контроллер пытается привести текущее состояние кластера ближе к желаемому состоянию.

Шаблон контроллера

Контроллер отслеживает по крайней мере один тип ресурса Kubernetes. Эти объекты имеют поле спецификации, которое представляет желаемое состояние. Контроллер (ы) для этого ресурса несут ответственность за приближение текущего состояния к желаемому состоянию

Контроллер может выполнить это действие сам; чаще всего в Kubernetes, контроллер отправляет сообщения на сервер API которые имеют полезные побочные эффекты. Пример этого вы можете увидеть ниже.

Управление с помощью сервера API

Контроллер Job является примером встроенного контроллера Kubernetes. Встроенные контроллеры управляют состоянием, взаимодействуя с кластером сервера API.

Задание - это ресурс Kubernetes, который запускает Pod, или возможно несколько Pod-ов, выполняющих задачу и затем останавливающихся.

(После планирования, Pod объекты становятся частью желаемого состояния для kubelet).

Когда контроллер задания видит новую задачу, он убеждается что где-то в вашем кластере kubelet-ы на множестве узлов запускают нужное количество Pod-ов для выполнения работы. Контроллер задания сам по себе не запускает никакие Pod-ы или контейнеры. Вместо этого контроллер задания сообщает серверу API о создании или удалении Pod-ов. Другие компоненты в управляющем слое действуют на основе информации (имеются ли новые запланированные Pod-ы для запуска), и в итоге работа завершается.

После того как вы создадите новое задание, желаемое состояние для этого задания будет завершено. Контроллер задания приближает текущее состояние этой задачи к желаемому состоянию: создает Pod-ы, выполняющие работу, которую вы хотели для этой задачи, чтобы задание было ближе к завершению.

Контроллеры также обновляют объекты которые их настраивают. Например: как только работа выполнена для задания, контроллер задания обновляет этот объект задание, чтобы пометить его как Завершенный.

(Это немного похоже на то, как некоторые термостаты выключают свет, чтобы указать, что теперь ваша комната имеет установленную вами температуру).

Прямое управление

В отличие от Задания, некоторым контроллерам нужно вносить изменения в вещи за пределами вашего кластера.

Например, если вы используете контур управления, чтобы убедиться, что в вашем кластере достаточно Узлов, тогда этому контроллеру нужно что-то вне текущего кластера, чтобы при необходимости запустить новые узлы.

Контроллеры, которые взаимодействуют с внешним состоянием, находят свое желаемое состояние с сервера API, а затем напрямую взаимодействуют с внешней системой, чтобы приблизить текущее состояние.

(На самом деле существует контроллер, который горизонтально масштабирует узлы в вашем кластере.)

Важным моментом здесь является то, что контроллер вносит некоторые изменения, чтобы вызвать желаемое состояние, а затем сообщает текущее состояние обратно на сервер API вашего кластера. Другие контуры управления могут наблюдать за этими отчетными данными и предпринимать собственные действия.

В примере с термостатом, если в помещении очень холодно, тогда другой контроллер может также включить обогреватель для защиты от замерзания. В кластерах Kubernetes управляющий слой косвенно работает с инструментами управления IP-адресами, службами хранения данных, API облачных провайдеров и другими службами для реализации расширения Kubernetes.

Желаемое против текущего состояния

Kubernetes использует систему вида cloud-native и способен справляться с постоянными изменениями.

Ваш кластер может изменяться в любой по мере выполнения работы и контуры управления автоматически устраняют сбой. Это означает, что потенциально Ваш кластер никогда не достигнет стабильного состояния.

Пока контроллеры вашего кластера работают и могут вносить полезные изменения, не имеет значения, является ли общее состояние стабильным или нет.

Дизайн

В качестве принципа своей конструкции Kubernetes использует множество контроллеров, каждый из которых управляет определенным аспектом состояния кластера. Чаще всего конкретный контур управления (контроллер) использует один вид ресурса в качестве своего желаемого состояния и имеет другой вид ресурса, которым он управляет, чтобы это случилось. Например, контроллер для заданий отслеживает объекты заданий (для обнаружения новой работы) и объекты модулей (для выполнения заданий, а затем для того, чтобы видеть, когда работа завершена). В этом случае что-то еще создает задания, тогда как контроллер заданий создает Pod-ы.

Полезно иметь простые контроллеры, а не один монолитный набор взаимосвязанных контуров управления. Контроллеры могут выйти из строя, поэтому Kubernetes предназначен для этого.

Способы запуска контроллеров

Kubernetes поставляется с набором встроенных контроллеров, которые работают внутри kube-controller-manager. Эти встроенные контроллеры обеспечивают важные основные функции.

Контроллер развертывания и контроллер заданий - это примеры контроллеров, которые входят в состав самого Kubernetes («встроенные» контроллеры). Kubernetes позволяет вам запускать устойчивый управляющий слой (control plane), так что в случае отказа одного из встроенных контроллеров работу берет на себя другая часть управляющего слоя.

Вы можете найти контроллеры, которые работают вне управляющего слоя, чтобы расширить Kubernetes. Или, если вы хотите, можете написать новый контроллер самостоятельно. Вы можете запустить свой собственный контроллер в виде наборов Pod-ов, или внешнее в Kubernetes. Что подойдет лучше всего, будет зависеть от того, что делает этот конкретный контроллер.

Что дальше

• Прочтите об управляющем слое Kubernetes
• Откройте для себя некоторые из основных объектов Kubernetes
• Узнайте больше о Kubernetes API
• Если вы хотите написать собственный контроллер, см Шаблоны расширения в расширении Kubernetes.