Kubernetes CRD 介绍

CR(Custom Resource)其实就是在 Kubernetes 中定义一个自己的资源类型,是一个具体的 "自定义 API 资源" 实例,为了能够让 Kubernetes 认识这个 CR,就需要让 Kubernetes 明白这个 CR 的宏观定义是什么,也就是需要创建所谓的 CRD(Custom Resource Definition)来表述。

可能这么说并不是太直观,换个方式表达一下,我们想要创建一个 Pod 的时候,那么会编写一个 YAML 配置,然后前两行一般会这么写:

[root@liqiang.io]# head -2 pod.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

这里的 Resource 就是 Pod,我们可以它通过在 Kubernetes 中创建一个真实的 Pod,但是这个 Pod 要运行哪些 Container?这些 Container 我们要怎么在 pod.yaml 中定义,这个要怎么知道呢?这就需要有个描述文件用来定义 Pod 这个 Resource 需要具有哪些属性,这些属性的类型是什么,结构是怎样的,这个描述文件就是所谓的 CRD。

当然,Pod 作为一个内置资源,是没有这种所谓的 CRD 的,这里是作为一个介绍,当我们要创建一个非内置资源的时候,就需要有这么一个叫做 CRD 的描述文件了。

创建 CRD

在 Kubernetes 中,CRD 本身也是一种资源,它是 Kubernetes 内部 apiextensions-apiserver 提供的 API Group:apiextensions.k8s.io/v1,注意,这里是 v1 版本,在 Kubernetes 1.16 版本中,CRD 转正了,成为了正式版本 CRD GA,但是,在 v1.16 之前以及 v1.7 以及之后,都是以 v1beta1 的版本存在,所以在编写的时候注意一下你的 Kubernetes 版本。

自己定义一个 CRD 也需要编写 YAML 文件,这里是我的一个示例,我通过这个 CRD 来定义我的网站 liqiang.io 的管理员的 CR,当我想添加一个管理员的时候,只需要直接添加一个 CR 就可以了:

---
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: admins.admin.liqiang.io
spec:
  group: admin.liqiang.io
  names:
    kind: Admin
    plural: admins
  scope: Namespaced
  versions:
    - name: v1
      served: true
      storage: true
      schema:
        openAPIV3Schema:
          description: Admin define the admin user for liqiang.io website.
          type: object
          properties:
            spec:
              type: object
              properties:
                username:
                  type: string
                password:
                  type: string
                email:
                  type: string

当写完这个 CRD 的描述文件之后,可以直接通过 kubectl apply 00-admin-crd.yaml 在 Kubernetes 集群中注册 CRD 对象。然后 Kubernetes 中的 kube-apiserver 组件中运行的 apiextensions-apiserver 就会检查对应 CRD 的名字是否合法之类的,当一切检查都 OK 之后,那么就会返回给你创建成功的状态了:

[root@liqiang.io]#  kubectl apply -f 00-admin-crd.yaml
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/admins.admin.liqiang.io created
k get crds
NAME                            CREATED AT
admins.admin.liqiang.io         2019-11-23T06:52:23Z

内部的流程是这样的:

操作 CRD

现在在 Kubernetes 中已经多了一种新的资源叫做 admins.admin.liqiang.io,可以使用它来定义系统的管理员了,这里我就添加一个:

记得,需要 apply 一下:

[root@liqiang.io]# kubectl apply -f 01-admin-cr.yaml 
admin.admin.liqiang.io/liuliqiang created
[root@liqiang.io]#  kubectl get admins.admin.liqiang.io 
NAME         AGE
liuliqiang   117s

现在就创建成功了。然后,不要了,那就删除掉,删除也是很简单的:

[root@liqiang.io]#  kubectl delete admins.admin.liqiang.io liuliqiang 
admin.admin.liqiang.io "liuliqiang" deleted
[root@liqiang.io]#  kubectl get admins.admin.liqiang.io
No resources found in default namespace.

这个新建和删除 Admin 的过程虽然用得挺简单,但是,事实上,他们除了把 Kubernetes 当作一个 DB 之外,没有太多的实际价值。他们更多的价值体现在我后续介绍的 Controller 和 Operator 之上。所以,管理 CRD 的定义以及使用的基本内容就是这么多了,非常简单。

其他笔记

Kubectl 发现机制

在我创建完 CRD 之后,kubectl 会通过 API 服务器的 discovery information 来查找关于新资源的信息,下面展示当使用 kubectl 获取一个 CR 时,内部的流程:

这个过程是通过 discovery RESTMapper 实现的,关于 RESTMapper 我在后面会继续介绍。

校验 CR

创建资源的时候,肯定不是任由我们随意得编写 YAML 声明文件,当提交给 Kubernetes 之后,Kubernetes 会对我们提交得声明文件进行校验,从前边 CRD 的定义中可以看到,CRD 是基于 OpenAPI v3 schema 进行的。

同时也可以看到,这种校验是比较初级的,比较简略的。如果想要实现更加复杂的校验,那么可以通过 Kubernetes 的 admission webhook 来实现,这个在我介绍 Istio 的时候有介绍过,如果没印象,不妨找来看看。

Adminssion webhook 的内部校验流程是这样的:

简称和属性

当我输入 kubectl api-resources 的时候,可以看到我定义的 CRD 和一些内置的 Resource 还是有一些区别的,例如内置的 Service 有简写: svc,那么 CRD 是否可以有简写,答案是肯定的:

如果通过 kubectl get all 来列举所有的资源,然后会发现并不会看到自己的 CRD,如果想要让自己的 CRD 对应的 CR 出现在 get all 中,那么可以在 CRD 的声明中加入 categories 属性:

自定义列

当我用 kubectl get admins.admin.liqiang.io 查看 CR 的时候,只能看到简单的 NAME 和 AGE,如果需要看到更多该怎么处理:

子资源

We briefly mentioned subresources in "Status Subresources: UpdateStatus". Subresources are special HTTP endpoints, using a suffix appended to the HTTP path of the normal resource. For example, the pod standard HTTP path is /api/v1/namespace/namespace/pods/name. Pods have a number of subresources, such as /logs, /portforward, /exec, and /status.

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