基本介绍

简介

Operator 是由 CoreOS 开发的，用来扩展 Kubernetes API，特定的应用程序控制器，它用来创建、配置和管理复杂的有状态应用，如数据库、缓存和监控系统。Operator 基于 Kubernetes 的资源和控制器概念之上构建，但同时又包含了应用程序特定的领域知识。创建Operator 的关键是CRD（自定义资源）的设计。

Operator 直接使用 Kubernetes API进行开发，也就是说他们可以根据这些控制器内部编写的自定义规则来监控集群、更改 Pods/Services、对正在运行的应用进行扩缩容。

Operator pattern首先由 CoreOS 提出，通过结合 CRD 和 custom controller 将特定应用的运维知识转换为代码，实现应用运维的自动化和智能化。Operator 允许 kubernetes 来管理复杂的，有状态的分布式应用程序，并由 kubernetes 对其进行自动化管理，例如，etcd operator 能够创建并管理一组 etcd 集群， 定制化的 controller 组件了解这些资源，知道如何维护这些特定的应用。

通过 CRD，kubernetes 可以动态的添加并管理资源。CRD 解决了结构化数据存储的问题，Controller 则用来跟踪这些资源， 保证资源的状态满足期望值。

CRD+Controller=decalartive API，声明式 API 设计是 kubernetes 重要的设计思想， 该设计保证能够动态扩展 kubernetes API，这种模式也正是 Operator pattern。Operator一般也分为两种类型：

  • 通用的Operator，由各大云厂商开发，为了满足统一的云需求。
  • 专用型Operator，解决一个特定应用的自动化管理。

Operator的运行原理

开发方案

开发框架

Operator Framework 同样也是 CoreOS 开源的一个用于快速开发 Operator 的工具包，该框架包含两个主要的部分：

  • Operator SDK: 无需了解复杂的 Kubernetes API 特性，即可让你根据你自己的专业知识构建一个 Operator 应用。
  • Operator Lifecycle Manager OLM: 帮助你安装、更新和管理跨集群的运行中的所有 Operator（以及他们的相关服务）

基本流程

  1. 使用 SDK 创建一个新的 Operator 项目
  2. 通过添加自定义资源（CRD）定义新的资源 API
  3. 指定使用 SDK API 来 watch 的资源
  4. 定义 Operator 的协调（reconcile）逻辑
  5. 使用 Operator SDK 构建并生成 Operator 部署清单文件

区有两个成熟的脚手架工具用于简化开发，一个是有 kube-sig 维护的 kubebuilder, 另一个是由 redhat 维护的 operator-sdk，这两个工具都是基于 controller-runtime 项目而实现，用户可自行选择，笔者用的是 kubebuilder。