client-go实战之十：标签选择（labels.Selector），重要

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系列文章链接

1. client-go实战之一：准备工作
2. client-go实战之二:RESTClient
3. client-go实战之三：Clientset
4. client-go实战之四：dynamicClient
5. client-go实战之五：DiscoveryClient
6. client-go实战之六:时隔两年，刷新版本继续实战
7. client-go实战之七：准备一个工程管理后续实战的代码
8. client-go实战之八:更新资源时的冲突错误处理
9. client-go实战之九：手写一个kubernetes的controller

本篇概览

• 本文是《client-go实战》系列的第十篇，kubernetes真是博大精深，尽管前面已有九篇实战，依然有个十分重要的基础知识点没覆盖到，这也是今天的重要内容：标签选择器labels.Selector
• 本文由以下内容组成

1. 准备工作：部署nginx的deployment和service
2. 按照官方文档，解读LabelSelector
3. 什么是标签选择器（labels.Selector），和LabelSelector的区别
4. 编码实战：在查找pod时用labels.Selector过滤查询结果，用labels.Selector匹配
5. 编码实战：List&Watch场景，用labels.Selector过滤其他消息

源码下载

• 上述完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(github.com/zq2599/blog...%25EF%25BC%259A "https://github.com/zq2599/blog_demos)%EF%BC%9A")

名称	链接	备注
项目主页	github.com/zq2599/blog...	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	github.com/zq2599/blog...	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

• 这个git项目中有多个文件夹，本篇的源码在tutorials/client-go-tutorials文件夹下，如下图红框所示：

重要：labels.Selector和LabelSelector是不同的概念，切记！！！

• 有两个重要概念需要在本文一开始就说清楚，以免引起混淆，请务必注意！
• labels.Selector和LabelSelector是不同的概念，重要的事情说三遍！请一定要将labels.Selector和LabelSelector分开认识和理解

1. 作为client-go的使用者，我们用的是labels.Selector，它的源码是个interface
2. LabelSelector是个资源定义，类似Pod，Deployment那样的资源定义，它的源码是个struct

• 在编码开发时，主要用到的是labels.Selector，本篇的核心也是labels.Selector
• labels.Selector和LabelSelector是不同概念，但是它们功能类似，都用于标签选择，接下来说说什么是标签选择

什么是标签？举个例子

• 用一个电脑上的常见功能来说明什么是标签
• 来看Mac操作系统的标签功能，如下图所示，Mac系统中可以给文件夹打上标签，例如我给blog_demos和quarkus这两个文件夹都打上了博客标签，然后只要点击博客标签（如下图绿色箭头位置），就能列出blog_demos和quarkus这两个文件夹

labels.Selector和LabelSelector的作用

• 尽管labels.Selector和LabelSelector是不同的概念，然而他们的功能大致相同：与Mac系统的标签选择类似，在查找各种K8S资源时，labels.Selector和LabelSelector都能根据指定的标签对资源进行过滤
• 本篇的核心是labels.Selector，当然也会提到LabelSelector，因为用对比的方式去学习的时候印象会更深刻
• 接下来咱们慢慢聊，先从LabelSelector说起，它最简单也最具体，可以作为突破口

准备工作：部署nginx的deployment和service

• 先准备好kubernetes环境，部署好一些资源，再用这些资源来学习LabelSelector
• 在kubernetes环境创建名为deployment-svc.yaml的文件，内容如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        bind-service: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30000

• 再执行以下命令创建deployment和service资源

kubectl apply -f deployment-svc.yaml

• 访问kubernetes服务器的30000端口，可以看到nginx的首页，证明deployment和service都部署成功了

了解标签选择器LabelSelector

• 回顾前面写的deployment-svc.yaml文件，如下图所示，deployment有自己的标签，service通过标签选择器找到了deployment，与之匹配，使得外部请求可以顺利到达nginx的pod

• 上图中的标签选择器，就是咱们前面提到的LabelSelector，很显然，yaml中的selector就是一种资源类型，在代码中对应的就是LabelSelector这个结构体

• kubernetes官方对标签选择器的描述在这里：kubernetes.io/zh-cn/docs/...

什么时候该用labels.Selector

• 从前面的操作可见：如果是编写yaml文件，配置类似于deployment-svc.yaml这样的内容，那么用到的就是LabelSelector，因为它对应着yaml里的一个selector对象
• 现在换个场景：如果在用client-go编写代码，对kubernetes的资源做过滤呢？例如查询pod列表的时候，想要根据标签做过滤，那么用LabelSelector就不合适了，因为这是代码，没有yaml文件，自然也就没有LabelSelector了
• 此时labels.Selector就派上用场了：编码时，用labels.Selector可以对资源按照标签做过滤，接下来就写代码试试labels.Selector怎么用
• 现在k8s环境里只有一个pod，就是前面创建的那个，为了演示labels.Selector的效果，咱们再添加一个deployment，脚本如下，这个pod的app标签值等于other

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: other-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: other
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: other
        bind-service: none
    spec:
      containers:
      - name: other
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

• 现在有两个pod了，接下来写代码，用选出其中一个

 kubectl get pods
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-544dc8b7c4-xlkj8   1/1     Running   0          2m20s
other-deployment-7659c57b9d-2slm8   1/1     Running   0          5s

如何创建labels.Selector

• 接下来就要编码实战了，先了解一下如何创建labels.Selector
• 一共有四种方法创建labels.Selector，可以用在不同的使用场景

1. 创建NewRequirement对象，加入labels.Selector
2. labels.Parse方法，将字符串转为labels.Selector对象(最简单)
3. labels.SelectorFromSet方法，用map生成labels.Selector对象
4. metav1.LabelSelectorAsSelector方法，将LabelSelector对象转为labels.Selector对象

• 理论已经差不多了，开始编码实战吧

编码

• 为了后续文章的实战代码能统一管理，这里继续使用前文《client-go实战之七：准备一个工程管理后续实战的代码 》创建的client-go-tutorials工程，将代码写在这个工程中
• 在client-go-tutorials工程中新增名label.go的文件，整个工程结构如下图所示

tree client-go-tutorials 
client-go-tutorials
├── action
│   ├── action.go
│   ├── conflict.go
│   ├── controller.go
│   ├── controller_demo.go
│   ├── label.go
│   └── list_pod.go
├── go.mod
├── go.sum
└── main.go

1 directory, 9 files

• 为了个整个系列保持一致，先新增一个结构体

type Lable struct{}

• 然后是个辅助方法listPods，接收labels.Selector对象作为入参，然后在查询pod列表的时候用这个labels.Selector来过滤

// listPods 根据传入的selector过滤
func listPods(clientset *kubernetes.Clientset, selector labels.Selector, prefix string) {
	namespace := "default"

	// 查询pod列表
	pods, err := clientset.CoreV1().Pods(namespace).List(context.TODO(), metav1.ListOptions{
		// 传入的selector在这里用到
		LabelSelector: selector.String(),
	})

	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	nums := len(pods.Items)

	log.Printf("[%v] 查到[%d]个pod\n", prefix, nums)

	// 如果没有pod就返回了
	if nums < 1 {
		return
	}

	// 遍历列表中的每个pod
	for index, pod := range pods.Items {
		log.Printf("[%v] %v. pod : %v\n", prefix, index+1, pod.Name)
	}
}

• 然后是主方法，里面展示了前面提到的四种labels.Selector对象的创建方式，以及如何用做匹配功能

func (lable Lable) DoAction(clientset *kubernetes.Clientset) error {
	// 第一种： 创建Requirement对象，指定类型是Equals(等于)
	equalRequirement, err := labels.NewRequirement("app", selection.Equals, []string{"other"})

	if err != nil {
		log.Println("1. create equalRequirement fail, ", err)
		return err
	}

	selector := labels.NewSelector().Add(*equalRequirement)

	// 验证，应该只查到app等于other的pod
	listPods(clientset, selector, "用Requirement创建，Equal操作")

	// 第一种： 创建Requirement对象，指定类型是In，not_exists不会有任何pod匹配到
	inRequirement, err := labels.NewRequirement("app", selection.In, []string{"other", "nginx", "not_exists"})

	if err != nil {
		log.Println("2. create equalRequirement fail, ", err)
		return err
	}

	selector = labels.NewSelector().Add(*inRequirement)

	// 验证，应该查到app=other的pod
	listPods(clientset, selector, "用Requirement创建，In操作")

	// 第二种：labels.Parse方法
	parsedSelector, err := labels.Parse("bind-service=none,app notin (not_exists)")

	if err != nil {
		log.Println("3. create equalRequirement fail, ", err)
		return err
	}

	// 验证，应该查到app=other的pod
	listPods(clientset, parsedSelector, "用Parse创建")

	// 第三种：labels.SelectorFromSet方法
	setSelector := labels.SelectorFromSet(labels.Set(map[string]string{"app": "nginx"}))

	// 验证，应该查到app=nginx的pod
	listPods(clientset, setSelector, "用SelectorFromSet创建")

	// 第四种：metav1.LabelSelectorAsSelector方法
	// 适用于当前环境已有资源对象的场景，可以取出LabelSelector对象来转换成labels.Selector
	// 先创建一个LabelSelector
	labelSelector := &metav1.LabelSelector{
		MatchLabels: map[string]string{"app": "other"},
	}

	// 将LabelSelector转为labels.Selector
	convertSelector, err := metav1.LabelSelectorAsSelector(labelSelector)

	if err != nil {
		log.Println("4. create equalRequirement fail, ", err)
		return err
	}

	// 验证，应该查到app=nginx的pod
	listPods(clientset, convertSelector, "用LabelSelector转换")

	// labels.Selector的第五种用法：用labels.Selector匹配

	// 准备好一个selector
	matchSelector := labels.SelectorFromSet(labels.Set(map[string]string{"app": "nginx"}))

	// 查询pod列表
	pods, err := clientset.CoreV1().Pods(namespace).List(context.TODO(), metav1.ListOptions{})
	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	// 遍历列表中的每个pod
	for _, pod := range pods.Items {
		if matchSelector.Matches(labels.Set(pod.GetLabels())) {
			log.Printf("app=nginx匹配成功[%s]\n", pod.Name)
		} else {
			log.Printf("app=nginx匹配失败[%s]\n", pod.Name)
		}
	}

	return nil
}

• 再回到main.go文件，增加一个新的action的支持，如下图黄框所示
• 有了上面的代码，在运行程序的时候，增加-action=label参数，就会执行前面的lable.go中的代码了
• 如果您使用的是vscode，将launch.json改为以下内容，就能直接运行代码了

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        
        {
            "name": "Launch Package",
            "type": "go",
            "request": "launch",
            "mode": "auto",
            "program": "${workspaceFolder}",
            "args": ["-action=label"]
        }
    ]
}

• 运行结果如下，功能正常，符合预期

2023/03/11 19:57:53 解析命令完毕，开始加载配置文件
2023/03/11 19:57:53 加载配置文件完毕，即将执行业务 [label]
2023/03/11 19:57:53 [用Requirement创建，Equal操作] 查到[1]个pod
2023/03/11 19:57:53 [用Requirement创建，Equal操作] 1. pod : other-deployment-7b57cc4f89-bdxj8
2023/03/11 19:57:53 [用Requirement创建，In操作] 查到[2]个pod
2023/03/11 19:57:53 [用Requirement创建，In操作] 1. pod : nginx-deployment-5659dc6c45-hsx7j
2023/03/11 19:57:53 [用Requirement创建，In操作] 2. pod : other-deployment-7b57cc4f89-bdxj8
2023/03/11 19:57:53 [用Parse创建] 查到[1]个pod
2023/03/11 19:57:53 [用Parse创建] 1. pod : other-deployment-7b57cc4f89-bdxj8
2023/03/11 19:57:53 [用SelectorFromSet创建] 查到[1]个pod
2023/03/11 19:57:53 [用SelectorFromSet创建] 1. pod : nginx-deployment-5659dc6c45-hsx7j
2023/03/11 19:57:53 [用LabelSelector转换] 查到[1]个pod
2023/03/11 19:57:53 [用LabelSelector转换] 1. pod : other-deployment-7b57cc4f89-bdxj8
2023/03/11 19:57:53 执行完成

在List&Watch场景

• labels.Selector除了用在获取资源列表的时候，在Controller的List&Watch时也能用到，咱们使用List&Watch来监听指定类型的资源变化，可以用labels.Selector来监听指定标签的资源，这样其他资源的变化事件就不会推送过来
• 关于Controller和List&Watch，可以参考《client-go实战之九：手写一个kubernetes的controller》，先来来看原有的List&Watch代码，在controller_demo.go文件中
• 修改后的完整DoAction方法如下，构造labels.Selector对象，改用NewFilteredListWatchFromClient方法，如此，只有匹配了这个labels.Selector的pod的事件，才会被apiserver发送到informer

func (controllerDemo ControllerDemo) DoAction(clientset *kubernetes.Clientset) error {
	setSelector := labels.SelectorFromSet(labels.Set(map[string]string{"app": "nginx"}))
	optionsModifer := func(options *metav1.ListOptions) {
		options.LabelSelector = setSelector.String()
	}

	podListWatcher := cache.NewFilteredListWatchFromClient(clientset.CoreV1().RESTClient(), "pods", metav1.NamespaceDefault, optionsModifer)

	// 创建ListWatch对象，指定要监控的资源类型是pod，namespace是default
	// podListWatcher := cache.NewListWatchFromClient(clientset.CoreV1().RESTClient(), "pods", v1.NamespaceDefault, fields.Everything())

	// 创建工作队列
	queue := workqueue.NewRateLimitingQueue(workqueue.DefaultControllerRateLimiter())

	// 创建informer，并将返回的存储对象保存在变量indexer中
	indexer, informer := cache.NewIndexerInformer(podListWatcher, &v1.Pod{}, 0, cache.ResourceEventHandlerFuncs{
		// 响应新增资源事件的方法，可以按照业务需求来定制，
		// 这里的做法比较常见：写入工作队列
		AddFunc: func(obj interface{}) {
			key, err := cache.MetaNamespaceKeyFunc(obj)
			if err == nil {
				queue.Add(key)
			}
		},
		// 响应修改资源事件的方法，可以按照业务需求来定制，
		// 这里的做法比较常见：写入工作队列
		UpdateFunc: func(old interface{}, new interface{}) {
			key, err := cache.MetaNamespaceKeyFunc(new)
			if err == nil {
				queue.Add(key)
			}
		},
		// 响应修改资源事件的方法，可以按照业务需求来定制，
		// 这里的做法比较常见：写入工作队列，注意删除的时候生成key的方法和新增修改不一样
		DeleteFunc: func(obj interface{}) {
			// IndexerInformer uses a delta queue, therefore for deletes we have to use this
			// key function.
			key, err := cache.DeletionHandlingMetaNamespaceKeyFunc(obj)
			if err == nil {
				queue.Add(key)
			}
		},
	}, cache.Indexers{})

	// 创建Controller对象，将所需的三个变量对象传入
	controller := NewController(queue, indexer, informer)

	// Now let's start the controller
	stop := make(chan struct{})
	defer close(stop)
	// 在协程中启动controller
	go controller.Run(1, stop)

	// Wait forever
	select {}
	return nil
}

• 至此，labels.Selector的实战就完成了，这是个重要的功能，在查找和监听的场景都会用到，希望本文能够给给您一些参考，帮助您在client-go开发中做到精确过滤和选择

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