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标题: kubernetes client-go功能介绍 [打印本页]

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作者: 风雨同行    时间: 2023-2-28 04:33
标题: kubernetes client-go功能介绍
原味地址

https://haiyux.cc/2023/02/26/k8s-client-go/
client-go是什么？

client-go是Kubernetes官方提供的Go语言客户端库，用于与Kubernetes API服务器交互。使用client-go，您可以编写Go语言程序来创建、修改和删除Kubernetes对象，如Pod、Deployment、Service等。
作用

client-go的主要功能包括：

• 连接Kubernetes API服务器：client-go提供了一个API客户端，用于连接Kubernetes API服务器。
  
• 对象管理：client-go提供了一组API，用于创建、读取、更新和删除Kubernetes对象，如Pod、Deployment、Service等。
  
• Watch API：client-go提供了一个Watch API，可以用于监视Kubernetes对象的变化。
  
• 命名空间支持：client-go支持多个命名空间，并提供了一组API，用于管理命名空间。
  
• 认证和授权：client-go提供了一组API，用于执行身份验证和授权，以确保只有授权的用户才能对Kubernetes对象进行操作。
  

client-go是使用Kubernetes API的标准方式，是Kubernetes生态系统中的重要组成部分。
api client

client-go 中包含四种client，RestClient, ClientSet，DynamicClient和DiscoveryClient。

ClientSet，DynamicClient，DiscoveryClient都是RestClient上的封装
RestClient

RestClient是最基础的客户端，它基于HTTP请求进行了封装，实现了RESTful API。使用RESTClient提供的RESTful方法，如Get()、Put()、Post()和Delete()，可以直接与API进行交互。同时，它支持JSON和Protocol Buffers，并支持所有原生资源和自定义资源定义（CRDs）。然而，为了更加优雅地处理API交互，一般需要进一步封装，通过Clientset对RESTClient进行封装，然后再对外提供接口和服务。

1. package main
3. import (
4.         "context"
5.         "fmt"
6.         "path/filepath"
8.         corev1 "k8s.io/api/core/v1"
9.         metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
10.         "k8s.io/client-go/kubernetes/scheme"
11.         "k8s.io/client-go/rest"
12.         "k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
13.         "k8s.io/client-go/util/homedir"
14. )
17. func main() {
18.         // 使用kubeconfig生成配置
19.         config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", filepath.Join(homedir.HomeDir(), ".kube", "config"))
20.         if err != nil {
21.                 panic(err)
22.         }
23.         config.APIPath = "api"
24.         config.GroupVersion = &corev1.SchemeGroupVersion
25.         config.NegotiatedSerializer = scheme.Codecs
27.         // 生成restClient
28.         restClient, err := rest.RESTClientFor(config)
29.         if err != nil {
30.                 panic(err)
31.         }
33.         rest := &corev1.PodList{}
34.         if err = restClient.Get().Namespace("default").Resource("pods").VersionedParams(&metav1.ListOptions{},
35.                 scheme.ParameterCodec).Do(context.TODO()).Into(rest); err != nil {
36.                 panic(err)
37.         }
38.         for _, v := range rest.Items {
39.                 fmt.Printf("NameSpace: %v  Name: %v  Status: %v \n", v.Namespace, v.Name, v.Status.Phase)
40.         }
41. }
43. /*
44. 结果
45. NameSpace: default  Name: nginx-76d6c9b8c-8ljkt  Status: Running
46. NameSpace: default  Name: nginx-76d6c9b8c-jqv9h  Status: Running
47. NameSpace: default  Name: nginx-76d6c9b8c-kr9d2  Status: Running
48. NameSpace: default  Name: nginx-76d6c9b8c-m4g5l  Status: Running
49. NameSpace: default  Name: nginx-76d6c9b8c-n8st9  Status: Running
50. */

复制代码

ClientSet

ClientSet是在RestClient的基础上封装了对资源和版本的管理方法。资源可以理解为一个客户端，而ClientSet是多个客户端的集合。在操作资源对象时，需要指定Group和Version，然后根据资源获取。然而，ClientSet不支持自定义资源定义（CRDs），但使用kubebuilder生成代码时，会生成相应的ClientSet。

1. package main
3. import (
4.         "context"
5.         "fmt"
6.         "path/filepath"
8.         metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
9.         "k8s.io/client-go/kubernetes"
10.         "k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
11.         "k8s.io/client-go/util/homedir"
12. )
14. func main() {
15.         ctx := context.Background()
16.         // 使用kubeconfig生成配置 ~/.kube/config
17.         config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", filepath.Join(homedir.HomeDir(), ".kube", "config"))
18.         if err != nil {
19.                 panic(err)
20.         }
21.         // 生成clientSet
22.         clientSet, err := kubernetes.NewForConfig(config)
23.         if err != nil {
24.                 panic(err)
25.         }
26.         nodeList, err := clientSet.CoreV1().Nodes().List(ctx, metav1.ListOptions{})
27.         if err != nil {
28.                 panic(err)
29.         }
30.         for _, node := range nodeList.Items {
31.                 fmt.Printf("nodeName: %v, status: %v \n", node.GetName(), node.GetCreationTimestamp())
32.         }
33.   // pod 是有namespace资源所以指定namespace 而node没有
34.         pods, err := clientSet.CoreV1().Pods("default").List(ctx, metav1.ListOptions{})
35.         if err != nil {
36.                 panic(err)
37.         }
38.         for _, v := range pods.Items {
39.                 fmt.Printf("namespace: %v podName: %v status: %v \n", v.Namespace, v.Name, v.Status.Phase)
40.         }
41. }
43. /*
44. 结果:
45. nodeName: minikube, status: 2023-01-27 18:45:35 +0800 CST
46. nodeName: minikube-m02, status: 2023-02-26 21:19:30 +0800 CST
47. nodeName: minikube-m03, status: 2023-02-26 21:19:38 +0800 CST
48. namespace: default podName: nginx-76d6c9b8c-8ljkt status: Running
49. namespace: default podName: nginx-76d6c9b8c-jqv9h status: Running
50. namespace: default podName: nginx-76d6c9b8c-kr9d2 status: Running
51. namespace: default podName: nginx-76d6c9b8c-m4g5l status: Running
52. namespace: default podName: nginx-76d6c9b8c-n8st9 status: Running
53. */

复制代码

DynamicClient

DynamicClient是一种动态客户端，它可以对任何资源进行RESTful操作，包括自定义资源定义（CRD）。与ClientSet不同，DynamicClient返回的对象是一个map[string]interface{}。如果一个控制器需要控制所有的API，可以使用DynamicClient。目前，DynamicClient在垃圾回收器和命名空间控制器中被广泛使用。
DynamicClient的处理过程将Resource（例如PodList）转换为unstructured类型。Kubernetes的所有资源都可以转换为这个结构类型。处理完毕后，再将其转换回PodList。整个转换过程类似于接口转换，即通过interface{}的断言实现。
DynamicClient是一种动态的客户端，它能处理Kubernetes所有的资源，但仅支持JSON

1. package main
3. import (
4.         "context"
5.         "fmt"
6.         "path/filepath"
8.         apiv1 "k8s.io/api/core/v1"
9.         metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
10.         "k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
11.         "k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/schema"
12.         "k8s.io/client-go/dynamic"
13.         "k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
14.         "k8s.io/client-go/util/homedir"
15. )
17. func main() {
18.         ctx := context.Background()
19.         // 使用kubeconfig生成配置 ~/.kube/config
20.         config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", filepath.Join(homedir.HomeDir(), ".kube", "config"))
21.         if err != nil {
22.                 panic(err)
23.         }
24.         // dynamicClient
25.         dynamicClient, err := dynamic.NewForConfig(config)
26.         if err != nil {
27.                 panic(err)
28.         }
29.         // 定义组版本资源
30.         gvr := schema.GroupVersionResource{Version: "v1", Resource: "pods"}
31.         unStructObj, err := dynamicClient.Resource(gvr).Namespace("default").List(ctx, metav1.ListOptions{})
32.         if err != nil {
33.                 panic(err)
34.         }
35.         podList := &apiv1.PodList{}
37.         if err = runtime.DefaultUnstructuredConverter.FromUnstructured(unStructObj.UnstructuredContent(), podList); err != nil {
38.                 panic(err)
39.         }
41.         for _, v := range podList.Items {
42.                 fmt.Printf("namespaces:%v  podName:%v status:%v \n", v.Namespace, v.Name, v.Status.Phase)
43.         }
44. }
46. /*
47. namespaces:default  podName:nginx-76d6c9b8c-8ljkt status:Running
48. namespaces:default  podName:nginx-76d6c9b8c-jqv9h status:Running
49. namespaces:default  podName:nginx-76d6c9b8c-kr9d2 status:Running
50. namespaces:default  podName:nginx-76d6c9b8c-m4g5l status:Running
51. namespaces:default  podName:nginx-76d6c9b8c-n8st9 status:Running
52. */

复制代码

其中，GVR（group,version,resource） 用于标识 Kubernetes API 中的资源类型，其中 Group 表示 API 群组，Version 表示 API 版本，Resource 表示资源类型。例如，Deployment 的 GVR 为 "apps/v1/deployments"，其中 "apps" 是 API 群组，"v1" 是 API 版本，"deployments" 是资源类型。
DiscoveryClient

DiscoveryClient 是一个发现客户端，它的主要作用是用于发现 API Server 支持的资源组、资源版本和资源信息。在 Kubernetes 中，API Server 支持很多资源组、资源版本和资源信息，我们可以通过使用 DiscoveryClient 来查看这些信息。此外，kubectl 的 API 版本和 API 资源也是通过 DiscoveryClient 来实现的。我们还可以将这些信息缓存到本地，以减轻 API 访问的压力。缓存文件默认存储在 ./kube/cache 和 ./kube/http-cache 目录下。

1. package main
3. import (
4.         "fmt"
5.         "path/filepath"
7.         "k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/schema"
8.         "k8s.io/client-go/discovery"
9.         "k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
10.         "k8s.io/client-go/util/homedir"
11. )
13. func main() {
14.         // 使用kubeconfig生成配置 ~/.kube/config
15.         config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", filepath.Join(homedir.HomeDir(), ".kube", "config"))
16.         if err != nil {
17.                 panic(err)
18.         }
19.         // 生成discoverClient
20.         discoverClient, err := discovery.NewDiscoveryClientForConfig(config)
21.         if err != nil {
22.                 panic(err)
23.         }
24.         _, apiResourceList, err := discoverClient.ServerGroupsAndResources()
25.         for _, v := range apiResourceList {
26.                 gv, err := schema.ParseGroupVersion(v.GroupVersion)
27.                 if err != nil {
28.                         panic(err)
29.                 }
30.                 for _, resource := range v.APIResources {
31.                         fmt.Printf("name:%v group:%v version:%v\n", resource.Name, gv.Group, gv.Version)
32.                 }
33.         }
34. }
36. /*
37. name:bindings group: version:v1
38. name:componentstatuses group: version:v1
39. name:configmaps group: version:v1
40. name:endpoints group: version:v1
41. name:events group: version:v1
42. name:limitranges group: version:v1
43. name:namespaces group: version:v1
44. name:namespaces/finalize group: version:v1
45. name:namespaces/status group: version:v1
46. name:nodes group: version:v1
47. name:nodes/proxy group: version:v1
48. name:nodes/status group: version:v1
49. name:persistentvolumeclaims group: version:v1
50. name:persistentvolumeclaims/status group: version:v1
51. name:persistentvolumes group: version:v1
52. name:persistentvolumes/status group: version:v1
53. name:pods group: version:v1
54. name:pods/attach group: version:v1
55. name:pods/binding group: version:v1
56. name:pods/ephemeralcontainers group: version:v1
57. name:pods/eviction group: version:v1
58. name:pods/exec group: version:v1
59. name:pods/log group: version:v1
60. name:pods/portforward group: version:v1
61. name:pods/proxy group: version:v1
62. name:pods/status group: version:v1
63. name:podtemplates group: version:v1
64. name:replicationcontrollers group: version:v1
65. name:replicationcontrollers/scale group: version:v1
66. name:replicationcontrollers/status group: version:v1
67. name:resourcequotas group: version:v1
68. name:resourcequotas/status group: version:v1
69. name:secrets group: version:v1
70. name:serviceaccounts group: version:v1
71. name:serviceaccounts/token group: version:v1
72. name:services group: version:v1
73. name:services/proxy group: version:v1
74. name:services/status group: version:v1
75. name:apiservices group:apiregistration.k8s.io version:v1
76. name:apiservices/status group:apiregistration.k8s.io version:v1
77. name:controllerrevisions group:apps version:v1
78. name:daemonsets group:apps version:v1
79. name:daemonsets/status group:apps version:v1
80. name:deployments group:apps version:v1
81. name:deployments/scale group:apps version:v1
82. name:deployments/status group:apps version:v1
83. name:replicasets group:apps version:v1
84. name:replicasets/scale group:apps version:v1
85. name:replicasets/status group:apps version:v1
86. name:statefulsets group:apps version:v1
87. name:statefulsets/scale group:apps version:v1
88. name:statefulsets/status group:apps version:v1
89. name:events group:events.k8s.io version:v1
90. name:tokenreviews group:authentication.k8s.io version:v1
91. name:localsubjectaccessreviews group:authorization.k8s.io version:v1
92. name:selfsubjectaccessreviews group:authorization.k8s.io version:v1
93. name:selfsubjectrulesreviews group:authorization.k8s.io version:v1
94. name:subjectaccessreviews group:authorization.k8s.io version:v1
95. name:horizontalpodautoscalers group:autoscaling version:v2
96. name:horizontalpodautoscalers/status group:autoscaling version:v2
97. name:horizontalpodautoscalers group:autoscaling version:v1
98. name:horizontalpodautoscalers/status group:autoscaling version:v1
99. name:horizontalpodautoscalers group:autoscaling version:v2beta2
100. name:horizontalpodautoscalers/status group:autoscaling version:v2beta2
101. name:cronjobs group:batch version:v1
102. name:cronjobs/status group:batch version:v1
103. name:jobs group:batch version:v1
104. name:jobs/status group:batch version:v1
105. name:certificatesigningrequests group:certificates.k8s.io version:v1
106. name:certificatesigningrequests/approval group:certificates.k8s.io version:v1
107. name:certificatesigningrequests/status group:certificates.k8s.io version:v1
108. name:ingressclasses group:networking.k8s.io version:v1
109. name:ingresses group:networking.k8s.io version:v1
110. name:ingresses/status group:networking.k8s.io version:v1
111. name:networkpolicies group:networking.k8s.io version:v1
112. name:networkpolicies/status group:networking.k8s.io version:v1
113. name:poddisruptionbudgets group:policy version:v1
114. name:poddisruptionbudgets/status group:policy version:v1
115. name:clusterrolebindings group:rbac.authorization.k8s.io version:v1
116. name:clusterroles group:rbac.authorization.k8s.io version:v1
117. name:rolebindings group:rbac.authorization.k8s.io version:v1
118. name:roles group:rbac.authorization.k8s.io version:v1
119. name:csidrivers group:storage.k8s.io version:v1
120. name:csinodes group:storage.k8s.io version:v1
121. name:csistoragecapacities group:storage.k8s.io version:v1
122. name:storageclasses group:storage.k8s.io version:v1
123. name:volumeattachments group:storage.k8s.io version:v1
124. name:volumeattachments/status group:storage.k8s.io version:v1
125. name:csistoragecapacities group:storage.k8s.io version:v1beta1
126. name:mutatingwebhookconfigurations group:admissionregistration.k8s.io version:v1
127. name:validatingwebhookconfigurations group:admissionregistration.k8s.io version:v1
128. name:customresourcedefinitions group:apiextensions.k8s.io version:v1
129. name:customresourcedefinitions/status group:apiextensions.k8s.io version:v1
130. name:priorityclasses group:scheduling.k8s.io version:v1
131. name:leases group:coordination.k8s.io version:v1
132. name:runtimeclasses group:node.k8s.io version:v1
133. name:endpointslices group:discovery.k8s.io version:v1
134. name:flowschemas group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta2
135. name:flowschemas/status group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta2
136. name:prioritylevelconfigurations group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta2
137. name:prioritylevelconfigurations/status group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta2
138. name:flowschemas group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta1
139. name:flowschemas/status group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta1
140. name:prioritylevelconfigurations group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta1
141. name:prioritylevelconfigurations/status group:flowcontrol.apiserver.k8s.io version:v1beta1
142. name:nodes group:metrics.k8s.io version:v1beta1
143. name:pods group:metrics.k8s.io version:v1beta1
144. */

复制代码

informer indexer  lister机制


上图展示了自定义控制器的工作方式。在虚线上方，是client-go包的informer和indexer工作方式。informer负责监听Kubernetes API资源对象的变化，如创建、更新、删除等操作，并将这些变化通知给indexer进行索引和缓存。而indexer则是将API对象进行索引，以便在需要时快速地访问它们。lister则是对indexer的封装，提供了一种简单的方式来获取已经索引的对象列表，以供代码中的其他部分使用。这种分层结构的设计使得client-go可以高效地处理Kubernetes资源对象的变化，并在应用程序中方便地使用这些资源对象。
informer

Informer是Kubernetes API客户端中一种重要的机制，它可以实现对资源对象的监视和事件通知。当Kubernetes集群中的资源对象发生变化时，Informer可以及时地获取到这些变化，并将这些变化以事件的形式通知给相关的监听器。Informer通过调用API Server提供的REST接口，以及Kubernetes中定义的watch机制，实现了对集群资源对象的全面监视。
下面是一个简单的pod informer示例，用于监控所有pod的变化并将其放入队列中，worker从队列中取出pod并打印相关信息。
[code]package mainimport (        "fmt"        "os"        "os/signal"        "syscall"        "time"        v1 "k8s.io/api/core/v1"        "k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait"        "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/workqueue")func main() {        // 获取 kubeconfig 文件路径        kubeconfigPath := os.Getenv("KUBECONFIG")        if kubeconfigPath == "" {                kubeconfigPath = os.Getenv("HOME") + "/.kube/config"        }        // 使用 kubeconfig 文件创建 kubernetes 客户端        config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", kubeconfigPath)        if err != nil {                panic(err)        }        clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)        if err != nil {                panic(err)        }        // 创建 informer 工厂        informerFactory := informers.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Minute)        // 创建 informer 对象        podInformer := informerFactory.Core().V1().Pods()        // 创建工作队列        queue := workqueue.NewRateLimitingQueue(workqueue.DefaultControllerRateLimiter())        // 定义处理新增、更新和删除事件的回调函数        podHandler := 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.MetaNamespaceKeyFunc(obj)                        if err == nil {                                queue.Add(key)                        }                },        }        // 将回调函数注册到 informer 上        podInformer.Informer().AddEventHandler(podHandler)        // 启动 informer        stopCh := make(chan struct{})        defer close(stopCh)        informerFactory.Start(stopCh)        // 等待 informer 同步完成        if !cache.WaitForCacheSync(stopCh) {                panic("同步 informer 缓存失败")        }        // 创建信号处理程序，用于捕捉 SIGTERM 和 SIGINT 信号        signalCh := make(chan os.Signal, 1)        signal.Notify(signalCh, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT)        // 创建 worker 函数，用于处理队列中的事件        processNextItem := func() {                obj, shutdown := queue.Get()                if shutdown {                        return                }                // 转换对象为 Pod                key := obj.(string)                podObj, exists, err := podInformer.Informer().GetIndexer().GetByKey(key)                if err != nil {                        queue.Forget(obj)                        panic(fmt.Sprintf("获取 Pod 失败：%v", err))                }                if !exists {                        // 如果对象已经被删除，就把它从队列中移除                        queue.Forget(obj)                        return                }                // 在这里添加处理 Pod 的逻辑                pod := podObj.(*v1.Pod)                fmt.Printf("处理 Pod: namespace:%v,podName:%v\n", pod.Namespace, pod.Name)                // 处理完事件后，把它从队列中移除                queue.Forget(obj)                return        }        // 启动 worker        go wait.Until(processNextItem, time.Second, stopCh)        // 等待信号

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