Kubernetes学习——CRD

CRD是什么

Custom Resource Definition，k8s允许用户自定义资源。定义CRM对象会创建一个具有您指定的名称和架构的新定义资源。Kubernetes API 提供并处理您的自定义资源的存储。

CR是什么

Custom Resouce，自定义资源，CRM的具体实例。CR是Kubernetes API的扩展。自定义资源可以通过动态注册在正在运行的集群中出现和消失，并且集群管理员可以独立于集群本身更新自定义资源。安装自定义资源后，用户可以使用 kubectl创建和访问其对象，就像对 Pods等内置资源所做的那样。

Custom controllers 的作用

当我们将自定义资源与自定义控制器组合时，自定义资源才提供了真正的声明性API。声明性API强制执行职责分离，我们声明资源的所需状态，控制器使Kubernetes对象的当前状态与声明的所需状态保持同步。

怎么强化对CRD的理解

可以把CRD理解成一个数据库表，定义了表的列名和类型等格式。CR 为表里一行一行的记录（record）。参见：CRD 就像 Kubernetes 中的一张表！ - 知乎

CRD 操作示例

新建CRM

编写一个 resourcedefinition.yaml，如下：

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  # name must match the spec fields below, and be in the form: <plural>.<group>
  name: crontabs.stable.example.com
spec:
  # group name to use for REST API: /apis/<group>/<version>
  group: stable.example.com
  # list of versions supported by this CustomResourceDefinition
  versions:
    - name: v1
      # Each version can be enabled/disabled by Served flag.
      served: true
      # One and only one version must be marked as the storage version.
      storage: true
      schema:
        openAPIV3Schema:
          type: object
          properties:
            spec:
              type: object
              properties:
                cronSpec:
                  type: string
                image:
                  type: string
                replicas:
                  type: integer
  # either Namespaced or Cluster，指定该CRD是命名空间或集群范围的
  scope: Namespaced
  names:
    # plural name to be used in the URL: /apis/<group>/<version>/<plural>
    plural: crontabs
    # singular name to be used as an alias on the CLI and for display
    singular: crontab
    # kind is normally the CamelCased singular type. Your resource manifests use this.
    kind: CronTab
    # shortNames allow shorter string to match your resource on the CLI
    shortNames:
    - ct

使用以上的yaml文件进行自定义资源的创建：

kubectl apply -f resourcedefinition.yaml

创建自定义对象（custom objects）

编写 my-crontab.yaml,如下：

apiVersion: "stable.example.com/v1"
kind: CronTab
metadata:
  name: my-new-cron-object
spec:
  cronSpec: "* * * * */5"
  image: my-awesome-cron-image

使用以上的yaml文件进行自定义资源的创建：

kubectl apply -f my-crontab.yaml

删除CRD

kubectl delete -f resourcedefinition.yaml

介绍Operator之前，先简单总结一下Kubernetes中的CRD在API Server中的设计和实现机制。根据Kubernetes的设计，每种官方内建的资源对象对 Node、Pod、Service等的实现都包含以下主要功能。

资源对象的元数据（Schema）的定义：可以将其理解为数据库Table的定义，定义了对应的资源对象的数据结构，官方内建资源对象的元数据定义是固化在源码中的。

资源对象的校验逻辑：确保用户提交的资源对象的属性的合法性。

资源对象的CURD操作代码：可以将其理解为数据库表的CURD代码，但比后者更难，因为API Server对资源对象的CURD操作都会保存到etcd数据库中，对处理性能的要求也更高，还要考虑版本兼容性和版本转换等复杂问题。

资源对象相关的“自动控制器”（如：RC、Deployment等资源对象背后的控制器）：这是很重要的功能。Kubernetes是一个以自动化为核心目标的平台，用户给出期望的资源对象声明，运行过程中由资源背后的“自动控制器”确保对应资源对象的数量、状态、行为等始终符合用户的预期。

类似的，每个自定义CRD的开发人都需要实现上面的功能。为了降低编程难度与工作量，API Server的设计者们做出了大量的努力，使得直接编写YAML定义文件即可实现以上前3个功能。对于唯一需要编程的第4个功能，由于API Server提供了大量的基础API库，特别是易用的List-Watch的编程框架，所以CRD自动控制器的编程难度大大降低。

Operator 是什么

Operator框架并不是面对普通用户的，而是面向Kubernetes平台开发者的。平台开发者借助Operator框架提供的API，可以更方便地开发一个类似StatefulSet的控制器。在这个控制器里，开发者通过编码方式实现对目标集群的自定义操纵，包括集群部署、故障发现及集群调整等方面都可以实现有针对性的操控，从而实现更好的自动部署和智能运维功能。从实现上来说，operator = CRD + webhook + controller。

Operator的场景就是专门给有状态应用而设计的，从发展趋势来看，未来主流的有状态集群基本都会以Operator方式部署到Kubernetes集群中。