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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。

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。

当前CoreOS依靠社区力量创建了众多的 Operator，见：https://operatorhub.io/。

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。

OperatorHub

我们都知道在 Kubernetes 上安装应用可以使用 Helm 直接安装各种打包成 Chart 形式的 Kubernetes 应用，但随着 Kubernetes Operator 的流行，Kubernetes 社区又推出了 OperatorHub，你可以在这里分享或安装 Operator：https://www.operatorhub.io。

另外，awesome-operators 中罗列了目前已知的 Operator。

参考