kubernetes应用构建的演进

阶段1: 原始阶段(v0.2~v0.9.3)

这一阶段没有采用任何应用构建框架,应用构建也没有层次,各组件的构建方式也不统一。

v0.2~v0.4.4: apiserver的main文件集成了组件启动的所有核心逻辑,随着集成功能的增多,main文件的维护越来越困难。另外,controller-manager将服务启动的核心代码放在/pkg目录下,这种不一致也增加了维护成本。

v0.5.1~v0.9.3: 统一cmd/下各组件的构建方式。保持规范和统一,有利于降低大型项目的维护成本;对组件名也做了规范化处理。

阶段2: 精简main文件(v0.10.0~v0.11.0)

这一阶段最大的变化是将很多实现细节从main文件中剥离,并继续保持组件构建范式的统一。

v0.10.0~v0.11.0: 将功能实现的细节剥离出main文件,例如github.com/kubernetes/... ,只有40行左右;另外,将日志和版本功能也统一起来;

阶段3: 应用代码分离(v0.12.0~v1.1.8)

在cmd/目录下新增了app目录,应用初始化、启动等核心代码迁移到该目录下。以kube-apiserver为例:

go 复制代码
cmd/
|------ kube-apiserver/
|   |------ apiserver.go
|   └── app/
|        |------ plugins.go
|        └── server.go

并且Kubernetes应用构建开始采用分层设计:

  • main入口层:/cmd/kube-apiservrer
  • 应用框架层:cmd/kube-apiserver/app。主要负责应用的命令行参数设置、应用初始化和启动等,不会涉及具体的功能代码;
  • 业务层:应用功能的实现代码。

在v0.18.0及之后的版本中,Kubernetes开始自动生成代码,这些代码目录以gen开头,而不仅限于之前版本的文档生成。

阶段4: 命令行参数剥离(v1.2.0~v1.9.11)

该阶段,主要有2大变化:

  • 剥离命令行参数设置代码,移至cmd/xxx/app/options目录下。如下所示:
  • 引入动态配置功能。通过配置文件,降低组件启动时命令行参数过多导致的阅读、维护和分发成本。v1.2.0引入KubeletConfiguration资源对象,并借助现有机制,实现了配置文件变更和kubelet组件的快速重启。

阶段5: 应用构建框架化(v1.10.0~v1.28.3)

直接复用了 cobra 框架的能力,通过 cobra 框架来构建并启动应用。

稳定后的应用构建模型

Kubernetes应用构建模型根据代码功能,可分为两部分:

  • 应用构建(控制面): 用来构建 Kubernetes 组件,并启动服务。其中,main入口层位于cmd/kube-xxx/xxx.go,而应用构建的具体代码实现位于cmd/kube-xxx/app目录下;
  • 业务功能实现(数据流): Kubernetes 组件功能的具体业务代码实现。更具体地,可以进一步划分如下:
    • 命令行参数设置。在cmd/kube-xxx/app/options目录下,包括实例创建options、补全completion、和验证validation。
    • 应用初始化。主要包括服务的初始化和业务初始化;
    • 服务初始化。主要涉及应用框架的初始化和命令行参数的设置。以APIServer为例,见cmd/kube-xxx/app/server.go中的NewAPIServerCommand()
    • 业务初始化。跟业务相关的代码初始化,如数据库创建、API 路由初始化、认证授权功能初始化、服务实例的创建和启动等。以APIServer为例,见cmd/kube-xxx/app/server.go中的Run()

总结

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