Operator

Operator 是由 CoreOS 开发的,用来扩展 Kubernetes API,特定的应用程序控制器,它用来创建、配置和管理复杂的有状态应用,如数据库、缓存和监控系统。Operator 基于 Kubernetes 的资源和控制器概念之上构建,但同时又包含了应用程序特定的领域知识。创建 Operator 的关键是 CRD(自定义资源)的设计。awesome-operators 中罗列了目前已知的 Operator。

工作原理

Operator 是将运维人员对软件操作的知识给代码化,同时利用 Kubernetes 强大的抽象来管理大规模的软件应用。

Operator 使用了 Kubernetes 的自定义资源扩展 API 机制,如使用 CRD(CustomResourceDefinition)来创建。Operator 通过这种机制来创建、配置和管理应用程序。

Operator 基于 Kubernetes 的以下两个概念构建:

  • 资源:对象的状态定义
  • 控制器:观测、分析和行动,以调节资源的分布

Operator 用途

若您有以下需求,可能会需要用到 Operator:

  • 按需部署一个应用程序
  • 需要备份和恢复应用程序的状态(如数据库)
  • 处理应用程序代码的升级以及相关更改,例如数据库架构或额外的配置设置
  • 发布一个服务,要让不支持 Kubernetes API 的应用程序能够发现
  • 模拟整个或部分集群中的故障以测试其弹性
  • 在没有内部成员选举程序的情况下为分布式应用程序选择领导者

一个 Operator 用途的详细示例

下面是一个使用 Operator 的详细示例。

  • 一个名为 SampleDB 的自定义资源,您可以将其配置到集群中。
  • 确保正在运行的 Deployment 的 Pod 中包含 Operator 的控制器部分。
  • Operator 代码的容器镜像。
  • 查询控制平面以找出配置了哪些 SampleDB 资源的控制器代码。
  • Operator 的核心是告诉 API Server 如何使现实与代码里已配置的资源匹配。
    • 如果添加新的 SampleDB,Operator 将设置 PersistentVolumeClaims 以提供持久的数据库存储,设置 StatefulSet 以运行 SampleDB,并设置 Job 来处理初始配置。
    • 如果删除它,Operator 将建立快照,然后确保删除了 StatefulSet 和卷。
  • Operator 还管理常规数据库备份。对于每个 SampleDB 资源,Operator 确定何时创建可以连接到数据库并进行备份的 Pod。这些 Pod 将依赖于 ConfigMap 和 / 或具有数据库连接详细信息和凭据的 Secret。
  • 由于 Operator 旨在为其管理的资源提供强大的自动化功能,因此会有其他支持代码。对于此示例,代码将检查数据库是否正在运行旧版本,如果是,则创建 Job 对象为您升级数据库。

创建 Operator

Operator 本质上是与应用息息相关的,因为这是特定领域的知识的编码结果,这其中包括了资源配置的控制逻辑。下面是创建 Operator 的基本步骤:

  1. 在单个 Deployment 中定义 Operator,如:https://coreos.com/operators/etcd/latest/deployment.yaml
  2. 需要为 Operator 创建一个新的自定义类型 CRD,这样用户就可以使用该对象来创建实例
  3. Operator 应该利用 Kubernetes 中内建的原语,如 Deployment、Service 这些经过充分测试的对象,这样也便于理解
  4. Operator 应该向后兼容,始终了解用户在之前版本中创建的资源
  5. 当 Operator 被停止或删除时,Operator 创建的应用实例应该不受影响
  6. Operator 应该让用户能够根据版本声明来选择所需版本和编排应用程序升级。不升级软件是操作错误和安全问题的常见来源,Operator 可以帮助用户更加自信地解决这一问题。
  7. Operator 应该进行 “Chaos Monkey” 测试,以模拟 Pod、配置和网络故障的情况下的行为。

参考

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