云控制器管理器的基础概念

FEATURE STATE: Kubernetes v1.11 [beta]

使用云基础设施技术,你可以在共有云、私有云或者混合云环境中运行 Kubernetes。 Kubernetes 的信条是基于自动化的、API 驱动的基础设施,同时避免组件间紧密耦合。

组件 cloud-controller-manager 是 云控制器管理器是 1.8 的 alpha 特性。在未来发布的版本中,这是将 Kubernetes 与任何其他云集成的最佳方式。

Kubernetes v1.6 包含一个新的可执行文件叫做 cloud-controller-manager。cloud-controller-manager 是一个守护进程,其中嵌入了特定于某云环境的控制环。 这些特定于云环境的控制环最初位于 kube-controller-manager 中。 由于云供应商的开发和发布节奏与 Kubernetes 项目不同步,将特定于供应商的代码抽象到 cloud-controller-manager 可执行文件可以允许云供应商独立于核心 Kubernetes 代码进行演进。

cloud-controller-manager 组件是基于一种插件机制来构造的, 这种机制使得不同的云厂商都能将其平台与 Kubernetes 集成。

设计

Kubernetes 组件

云控制器管理器以一组多副本的进程集合的形式运行在控制面中,通常表现为 Pod 中的容器。每个 cloud-controller-manager 在同一进程中实现多个 控制器

说明: 你也可以以 Kubernetes 插件 的形式而不是控制面中的一部分来运行云控制器管理器。

云控制器管理器的功能

云控制器管理器中的控制器包括:

节点控制器

节点控制器负责在云基础设施中创建了新服务器时为之 创建 节点(Node)对象。 节点控制器从云提供商获取当前租户中主机的信息。节点控制器执行以下功能:

  1. 针对控制器通过云平台驱动的 API 所发现的每个服务器初始化一个 Node 对象;
  2. 利用特定云平台的信息为 Node 对象添加注解和标签,例如节点所在的 区域(Region)和所具有的资源(CPU、内存等等);
  3. 获取节点的网络地址和主机名;
  4. 检查节点的健康状况。如果节点无响应,控制器通过云平台 API ll 查看该节点是否 已从云中禁用、删除或终止。如果节点已从云中删除,则控制器从 Kubernetes 集群 中删除 Node 对象。

某些云驱动实现中,这些任务被划分到一个节点控制器和一个节点生命周期控制器中。

路由控制器

Route 控制器负责适当地配置云平台中的路由,以便 Kubernetes 集群中不同节点上的 容器之间可以相互通信。

取决于云驱动本身,路由控制器可能也会为 Pod 网络分配 IP 地址块。

服务控制器

服务(Service)与受控的负载均衡器、 IP 地址、网络包过滤、目标健康检查等云基础设施组件集成。 服务控制器与云驱动的 API 交互,以配置负载均衡器和其他基础设施组件。 你所创建的 Service 资源会需要这些组件服务。

鉴权

本节分别讲述云控制器管理器为了完成自身工作而产生的对各类 API 对象的访问需求。

节点控制器

节点控制器只操作 Node 对象。它需要读取和修改 Node 对象的完全访问权限。

v1/Node:

  • Get
  • List
  • Create
  • Update
  • Patch
  • Watch
  • Delete

路由控制器

路由控制器会监听 Node 对象的创建事件,并据此配置路由设施。 它需要读取 Node 对象的 Get 权限。

v1/Node:

  • Get

服务控制器

服务控制器监测 Service 对象的 Create、Update 和 Delete 事件,并配置 对应服务的 Endpoints 对象。 为了访问 Service 对象,它需要 List、Watch 访问权限;为了更新 Service 对象 它需要 Patch 和 Update 访问权限。 为了能够配置 Service 对应的 Endpoints 资源,它需要 Create、List、Get、Watch 和 Update 等访问权限。

v1/Service:

  • List
  • Get
  • Watch
  • Patch
  • Update

其他

云控制器管理器的实现中,其核心部分需要创建 Event 对象的访问权限以及 创建 ServiceAccount 资源以保证操作安全性的权限。

v1/Event:

  • Create
  • Patch
  • Update

v1/ServiceAccount:

  • Create

用于云控制器管理器 RBAC 的 ClusterRole 如下例所示:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: cloud-controller-manager
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - events
  verbs:
  - create
  - patch
  - update
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - '*'
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - services
  verbs:
  - list
  - patch
  - update
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - serviceaccounts
  verbs:
  - create
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - persistentvolumes
  verbs:
  - get
  - list
  - update
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - endpoints
  verbs:
  - create
  - get
  - list
  - watch
  - update

接下来

云控制器管理器的管理 给出了运行和管理云控制器管理器的指南。

想要了解如何实现自己的云控制器管理器,或者对现有项目进行扩展么?

云控制器管理器使用 Go 语言的接口,从而使得针对各种云平台的具体实现都可以接入。 其中使用了在 kubernetes/cloud-provider 项目中 cloud.go 文件所定义的 CloudProvider 接口。

本文中列举的共享控制器(节点控制器、路由控制器和服务控制器等)的实现以及 其他一些生成具有 CloudProvider 接口的框架的代码,都是 Kubernetes 的核心代码。 特定于云驱动的实现虽不是 Kubernetes 核心成分,仍要实现 CloudProvider 接口。

关于如何开发插件的详细信息,可参考 开发云控制器管理器 文档。

最后修改 September 29, 2020 at 8:57 PM PST: fix typo (03c3c128e)