K8S学习指南(70)-K8S中的informa机制

引言

在 Kubernetes 集群中，Informer 是一种重要的机制，用于监控和处理集群中资源对象的变化。它是基于观察者模式设计的，允许开发者注册对某类资源对象的关注，并在对象发生变化时得到通知。本文将深入介绍 Kubernetes 中的 Informer 机制，包括其设计思想、工作原理、示例和最佳实践。

什么是 Informer？

Informer 是 Kubernetes 中用于监控和处理资源对象变化的框架。它建立在 Kubernetes 的客户端库 client-go 之上，提供了高级别的 API，简化了开发者对资源对象状态变化的监听和处理。

Informer 的核心思想是将对资源对象的监听和处理逻辑进行模块化，以便更容易地维护和扩展。通过 Informer，开发者可以注册关注的资源类型，并在资源状态发生变化时执行自定义的业务逻辑。

Informer 的工作原理

Informer 机制的核心工作原理主要包括以下几个步骤：

1. List-Watch 机制： Informer 使用 Kubernetes API 的 List-Watch 机制来获取资源对象的初始列表，并通过 Watch 机制实时接收对象的变化事件。
2. SharedInformerFactory： SharedInformerFactory 是 Informer 的工厂，负责创建和管理多个 SharedInformer。每个 SharedInformer 监听一种资源对象的变化。
3. Event Handlers： 开发者可以注册事件处理器（Event Handlers），在资源对象发生变化时触发相应的处理逻辑。Event Handlers 是 Informer 的核心扩展点，用于实现自定义的业务逻辑。
4. Delta FIFO Queue： 通过 Delta FIFO Queue，Informer 在收到资源对象的变化事件时，将事件推送到队列中。Event Handlers 从队列中取出事件进行处理。
5. Resync： Informer 支持定期的全量同步（Resync）机制，以确保本地缓存与实际状态的一致性。定期地对资源对象进行全量同步，更新本地缓存。

如何使用 Informer

1. 创建 SharedInformerFactory

首先，创建一个 SharedInformerFactory 对象：

clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
if err != nil {
    panic(err.Error())
}

informerFactory := informers.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Second*30)

2. 注册关注的资源类型

使用 SharedInformerFactory 注册对某一种资源类型的关注：

podInformer := informerFactory.Core().V1().Pods()

3. 注册 Event Handlers

注册事件处理器，定义在资源对象发生变化时的处理逻辑：

podInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
    AddFunc: func(obj interface{}) {
        // 处理资源对象新增事件
        pod := obj.(*corev1.Pod)
        fmt.Printf("Pod added: %s\n", pod.Name)
    },
    UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
        // 处理资源对象更新事件
        oldPod := oldObj.(*corev1.Pod)
        newPod := newObj.(*corev1.Pod)
        fmt.Printf("Pod updated: %s\n", newPod.Name)
    },
    DeleteFunc: func(obj interface{}) {
        // 处理资源对象删除事件
        pod := obj.(*corev1.Pod)
        fmt.Printf("Pod deleted: %s\n", pod.Name)
    },
})

4. 启动 Informer

启动 SharedInformerFactory，开始监听资源对象的变化：

informerFactory.Start(stopCh)

5. 处理资源对象变化事件

在 Event Handlers 中定义的逻辑将在资源对象发生变化时被触发：

<-stopCh

通过以上步骤，就可以使用 Informer 监听和处理 Kubernetes 集群中资源对象的变化。

示例：使用 Informer 监听 Pod 变化

下面是一个简单的示例，演示如何使用 Informer 监听 Pod 对象的变化：

package main

import (
	"context"
	"flag"
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"time"

	"k8s.io/client-go/kubernetes"
	"k8s.io/client-go/tools/cache"
	"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
	"k8s.io/client-go/util/homedir"
	"k8s.io/client-go/util/wait"
)

func main() {
	var kubeconfig *string
	if home := homedir.HomeDir(); home != "" {
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", home+"/.kube/config", "kubeconfig file")
	} else {
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", "", "kubeconfig file")
	}

	config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", *kubeconfig)
	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	stopCh := make(chan struct{})
	defer close(stopCh)

	informerFactory := cache.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Second*30)
	podInformer := informerFactory.Core().V1().Pods()

	podInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
		AddFunc: func(obj interface{}) {
			pod := obj.(*corev1.Pod)
			fmt.Printf("Pod added: %s\n", pod.Name)
		},
		UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
			oldPod := oldObj.(*corev1.Pod)
			newPod := newObj.(*corev1.Pod)
			fmt.Printf("Pod updated: %s\n", newPod.Name)
		},
		DeleteFunc: func(obj interface{}) {
			pod := obj.(*corev1.Pod)
			fmt.Printf("Pod deleted: %s\n", pod.Name)
		},
	})

	go informerFactory.Start(stopCh)
	if !cache.WaitForCacheSync(stopCh, podInformer.Informer().HasSynced) {
		fmt.Println("Timed out waiting for caches to sync")
		return
	}

	fmt.Println("Informer started. Waiting for Pod events...")

	c := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(c, os.Interrupt)
	<-c

	fmt.Println("Received interrupt signal. Stopping Informer...")
}

结语

Informer 机制是 Kubernetes 中强大且灵活的一部分，为开发者提供了便捷的方式监听和处理集群中资源对象的变化。通过 SharedInformerFactory 的注册和 Event Handlers 的定义，可以轻松实现对特定资源类型的关注和处理逻辑。Informer 的应用范围广泛，涉及到许多领域，包括控制器开发、自动伸缩、日志收集等。希望本文的详细介绍和示例能够帮助你更好地理解和应用 Kubernetes 中的 Informer 机制。