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Kubernetes 是一个强大的容器编排平台，广泛应用于现代云原生应用的部署和管理。在 Kubernetes 中，控制器（Controller）是一个核心概念，负责维护集群中资源对象的期望状态。为了实现这一目标，控制器需要实时监控资源对象的变化，并根据这些变化采取相应的操作。Kubernetes Informer 是控制器实现这一功能的关键组件之一。
本文将深入探讨 Kubernetes Informer 的工作原理，并通过一个示例分析来展示如何使用 Informer 来监控资源对象的变化。
Informer 是 Kubernetes 客户端库中的一个重要组件，用于监控 Kubernetes 资源对象的变化。它通过监听 Kubernetes API Server 的事件流，实时获取资源对象的创建、更新和删除事件，并将这些事件传递给控制器进行处理。
Informer 的工作原理可以分为以下几个步骤：
List-Watch 机制：Informer 首先通过 List 操作获取当前集群中所有资源对象的初始状态，然后通过 Watch 操作监听这些资源对象的后续变化。
本地缓存：Informer 会将从 API Server 获取的资源对象存储在本地缓存中，以便快速访问和查询。
事件分发：当资源对象发生变化时，Informer 会将事件分发给注册的 EventHandler，控制器可以通过这些事件来更新资源对象的状态。
同步机制：Informer 还提供了同步机制，确保控制器在处理事件时能够获取到最新的资源对象状态。
为了更好地理解 Informer 的工作原理，我们将通过一个示例来展示如何使用 Informer 监控 Kubernetes 中的 Pod 资源对象。
在开始之前，确保你已经安装并配置好了 Kubernetes 集群，并且可以使用 kubectl 命令行工具与集群进行交互。
首先，我们需要创建一个 Kubernetes 客户端，用于与 API Server 进行通信。可以使用 client-go 库来创建客户端。
package main
import (
"flag"
"path/filepath"
"k8s.io/client-go/kubernetes"
"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
"k8s.io/client-go/util/homedir"
)
func main() {
var kubeconfig *string
if home := homedir.HomeDir(); home != "" {
kubeconfig = flag.String("kubeconfig", filepath.Join(home, ".kube", "config"), "(optional) absolute path to the kubeconfig file")
} else {
kubeconfig = flag.String("kubeconfig", "", "absolute path to the kubeconfig file")
}
flag.Parse()
config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", *kubeconfig)
if err != nil {
panic(err.Error())
}
clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
if err != nil {
panic(err.Error())
}
// 使用 clientset 创建 Informer
}
接下来，我们使用 clientset 创建一个 Pod Informer。Informer 需要指定要监控的资源类型、命名空间以及事件处理函数。
package main
import (
"fmt"
"time"
corev1 "k8s.io/api/core/v1"
"k8s.io/apimachinery/pkg/fields"
"k8s.io/client-go/tools/cache"
"k8s.io/client-go/util/workqueue"
)
func main() {
// 创建 Kubernetes 客户端
clientset := createClientset()
// 创建 Pod Informer
podListWatcher := cache.NewListWatchFromClient(clientset.CoreV1().RESTClient(), "pods", corev1.NamespaceDefault, fields.Everything())
queue := workqueue.NewRateLimitingQueue(workqueue.DefaultControllerRateLimiter())
informer := cache.NewSharedIndexInformer(
podListWatcher,
&corev1.Pod{},
time.Minute*10,
cache.Indexers{},
)
// 注册事件处理函数
informer.AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
AddFunc: func(obj interface{}) {
key, err := cache.MetaNamespaceKeyFunc(obj)
if err == nil {
queue.Add(key)
}
},
UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
key, err := cache.MetaNamespaceKeyFunc(newObj)
if err == nil {
queue.Add(key)
}
},
DeleteFunc: func(obj interface{}) {
key, err := cache.DeletionHandlingMetaNamespaceKeyFunc(obj)
if err == nil {
queue.Add(key)
}
},
})
// 启动 Informer
stopCh := make(chan struct{})
defer close(stopCh)
go informer.Run(stopCh)
// 等待缓存同步完成
if !cache.WaitForCacheSync(stopCh, informer.HasSynced) {
panic("缓存同步失败")
}
// 处理队列中的事件
for {
key, quit := queue.Get()
if quit {
return
}
fmt.Printf("处理事件: %s\n", key)
queue.Done(key)
}
}
在上面的代码中，我们创建了一个 Pod Informer，并注册了三个事件处理函数：AddFunc、UpdateFunc 和 DeleteFunc。这些函数分别在 Pod 被创建、更新和删除时被调用。
当事件发生时，Informer 会将事件的关键字（通常是资源对象的命名空间和名称）放入工作队列中。控制器可以从队列中获取事件并进行处理。
最后，我们启动 Informer 并等待缓存同步完成。一旦缓存同步完成，控制器就可以开始处理队列中的事件了。
在实际应用中，我们可能需要根据业务需求自定义事件处理逻辑。例如，我们可以在事件处理函数中执行一些复杂的业务逻辑，或者将事件发送到消息队列中进行异步处理。
informer.AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
AddFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 创建: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
oldPod := oldObj.(*corev1.Pod)
newPod := newObj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 更新: %s/%s\n", newPod.Namespace, newPod.Name)
},
DeleteFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 删除: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
})
在实际应用中，我们可能需要监控多种资源对象。为了避免为每种资源对象都创建一个 Informer，可以使用 SharedInformerFactory 来共享 Informer。
package main
import (
"fmt"
"time"
corev1 "k8s.io/api/core/v1"
"k8s.io/client-go/informers"
"k8s.io/client-go/kubernetes"
"k8s.io/client-go/tools/cache"
"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
"k8s.io/client-go/util/homedir"
)
func main() {
// 创建 Kubernetes 客户端
clientset := createClientset()
// 创建 SharedInformerFactory
factory := informers.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Minute*10)
// 创建 Pod Informer
podInformer := factory.Core().V1().Pods()
podInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
AddFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 创建: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
oldPod := oldObj.(*corev1.Pod)
newPod := newObj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 更新: %s/%s\n", newPod.Namespace, newPod.Name)
},
DeleteFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 删除: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
})
// 启动 Informer
stopCh := make(chan struct{})
defer close(stopCh)
factory.Start(stopCh)
// 等待缓存同步完成
if !cache.WaitForCacheSync(stopCh, podInformer.Informer().HasSynced) {
panic("缓存同步失败")
}
// 保持程序运行
select {}
}
Informer 的本地缓存是基于 Indexer 实现的。Indexer 允许我们根据自定义的索引快速查找资源对象。例如，我们可以根据 Pod 的标签来创建索引。
package main
import (
"fmt"
"time"
corev1 "k8s.io/api/core/v1"
"k8s.io/apimachinery/pkg/fields"
"k8s.io/client-go/informers"
"k8s.io/client-go/kubernetes"
"k8s.io/client-go/tools/cache"
"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
"k8s.io/client-go/util/homedir"
)
func main() {
// 创建 Kubernetes 客户端
clientset := createClientset()
// 创建 SharedInformerFactory
factory := informers.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Minute*10)
// 创建 Pod Informer
podInformer := factory.Core().V1().Pods()
podInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
AddFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 创建: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
oldPod := oldObj.(*corev1.Pod)
newPod := newObj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 更新: %s/%s\n", newPod.Namespace, newPod.Name)
},
DeleteFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
fmt.Printf("Pod 删除: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
})
// 创建索引函数
indexFunc := func(obj interface{}) ([]string, error) {
pod := obj.(*corev1.Pod)
return []string{pod.Labels["app"]}, nil
}
// 添加索引
podInformer.Informer().GetIndexer().AddIndexers(cache.Indexers{
"app": indexFunc,
})
// 启动 Informer
stopCh := make(chan struct{})
defer close(stopCh)
factory.Start(stopCh)
// 等待缓存同步完成
if !cache.WaitForCacheSync(stopCh, podInformer.Informer().HasSynced) {
panic("缓存同步失败")
}
// 使用索引查找 Pod
pods, err := podInformer.Informer().GetIndexer().ByIndex("app", "my-app")
if err != nil {
panic(err.Error())
}
for _, pod := range pods {
fmt.Printf("找到 Pod: %s/%s\n", pod.(*corev1.Pod).Namespace, pod.(*corev1.Pod).Name)
}
// 保持程序运行
select {}
}
Kubernetes Informer 是控制器实现资源对象监控的核心组件。通过 Informer，控制器可以实时获取资源对象的变化，并根据这些变化采取相应的操作。本文通过一个示例展示了如何使用 Informer 监控 Kubernetes 中的 Pod 资源对象，并介绍了 Informer 的高级用法，如自定义事件处理、使用 SharedInformerFactory 和使用 Indexer。
希望本文能够帮助你更好地理解 Kubernetes Informer 的工作原理，并在实际应用中灵活使用 Informer 来构建强大的 Kubernetes 控制器。
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