一、kubernetes源码简介
kubernetes是一个开源的容器编排系统，为容器化应用提供自动化部署、扩展和管理的平台。其具有高度的可移植性，支持多种容器运行时系统，如docker和CRI-O。kubernetes是基于容器技术的，它将多个容器组合到一起构成一个应用程序，并根据容器化方式运行和扩展。在kubernetes中，所有的操作都是通过API Server实现的，而其它组件如kubelet、kube-proxy、etcd等也都是通过API Server协作工作的。
二、kubernetes源码的模块结构
kubernetes源码的具有以下模块结构：
pkg/ ├── api │ └── ... ├── apierrors │ └── ... ├── apiserver │ └── ... ├── apimachinery │ └── ... ├── client │ └── ... ├── cloudprovider │ └── ... ├── controller │ └── ... ├── kubelet │ └── ... ├── kubectl │ └── ... ├── proxy │ └── ... ├── scheduler │ └── ...
其中，pkg目录包含了kubernetes的所有代码模块，每个模块下可能会有多个子目录，如api、apierrors、apiserver、apimachinery、client等，代表了kubernetes源码中的各个部分，例如 kubelet部分负责机器上的Pod管理。
三、源码解析——API Server
API Server是kubernetes的核心组件之一，所有的kubernetes组件都是通过API Server进行通信和协作的。API Server主要有以下3个核心组件：
- RESTful API Server：提供RESTful API，用于管理kubernetes对象。
- etcd：提供数据存储。
- 认证和授权组件：提供认证和授权功能，保证kubernetes的安全性。
1、RESTful API Server
RESTful API是一种使用HTTP协议的web服务。kubernetes采用RESTful协议作为对象的API格式。其API以JSON格式交换对象的配置和状态。API Server通过自定义的API对象，维护了kubernetes的所有状态信息。
下面给出获取Node状态的HTTP URL示例：
GET /api/v1/nodes/HTTP/1.1 Host: kubernetes.default.svc Accept: application/json Authorization: Bearer
2、etcd
etcd是一种分布式的键值存储系统，用于存储kubernetes的所有状态数据。kubernetes使用etcd来存储集群中的所有数据，包括了Pod、Node、Service、关系等等。
下面给出一个在etcd中查找Pod状态的主键示例：
/pods/default/nginx-1-db234#23de3
3、认证和授权组件
kubernetes支持多种认证和授权方法，如x509认证，token认证和HTTP basic认证。其中，最常用的是token认证。
下面是一个使用token认证的访问API Server的示例：
GET /api/v1/nodes/HTTP/1.1 Host: kubernetes.default.svc Accept: application/json Authorization: Bearer
四、源码解析——Scheduler
Scheduler是kubernetes的核心组件之一，其主要功能是进行Pod调度，将Pod分配到合适的Node上运行。Scheduler采用的是Kube-scheduler的算法，实现了一种统一的调度框架。
调度过程的主要步骤如下：
- 1、调用extender（如Federation或者第三方扩展）对调度算法进行补充。
- 2、调度算法计算合适的Node并打标记。
- 3、调用插件进行预选和剔除。
- 4、选择一个Node并返回给调用方。
下面是一个scheduler.go文件的示例：
package scheduler
type Scheduler struct {
}
func New() *Scheduler {
return &Scheduler{}
}
type ScheduleResult struct {
PodName string
NodeName string
}
func (s *Scheduler) Schedule(pod *api.Pod, nodeList *api.NodeList) (*ScheduleResult, error) {
// 进行调度计算
return &ScheduleResult{}, nil
}
五、源码解析——kubelet
kubelet是kubernetes的核心组件之一，其主要作用是将Pod转换为一个容器（容器包括docker、CRI-O等）来运行，并监测容器的健康状况。
下面是一个kubelet.go文件的示例：
package kubelet
import (
"context"
"time"
"github.com/spf13/pflag"
"k8s.io/kubernetes/cmd/kubelet/app/options"
"k8s.io/kubernetes/pkg/kubelet"
)
// Kublet 启动参数
type KubletConfig struct {
ConfigFile string
}
// Kublet 启动
func StartKubelet(cfg *KubletConfig) error {
// 解析参数
// ...
// 设置默认Kubelet配置参数
// ...
// 创建KubeletServer，并启动
// ...
kcfg, err := kubelet.NewKubeletConfigFromFile(cfg.ConfigFile)
if err != nil {
return err
}
klet, err := kubelet.NewMainKubelet(
kcfg,
kubelet.GetHostname(kcfg.NodeStatusUpdateFrequency.Duration),
kubelet.ProbeVolumePlugins(),
)
if err != nil {
return err
}
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
defer cancel()
kubelet.SetSignal(ctx, klet)
err = klet.Run(ctx)
if err != nil {
return err
}
return nil
}
六、源码解析——kubeadm
kubeadm是kubernetes的组件之一，其主要作用是用于在多个Node上部署kubernetes集群。它提供了一种初始化Kubernetes控制平面的方式，其驱动程序实现kubeadm init和kubeadm join.
下面是一个kubeadm.go文件的示例：
package kubeadm
import (
"context"
"github.com/spf13/cobra"
)
func NewRootCmd() *cobra.Command {
cmd := &cobra.Command{
Use: "kubeadm",
Short: "kubernetes集群初始化部署",
Long: "",
}
cmd.AddCommand(NewCmdInit(), NewCmdJoin())
return cmd
}
func NewCmdInit() *cobra.Command {
cmd := &cobra.Command{
Use: "init",
Short: "初始化kubeadm安装",
Long: "",
Args: cobra.ExactArgs(0),
RunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error {
return runInit(context.Background())
},
}
return cmd
}
func NewCmdJoin() *cobra.Command {
cmd := &cobra.Command{
Use: "join",
Short: "加入kubernetes集群",
Long: "",
Args: cobra.ExactArgs(0),
RunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error {
return runJoin(context.Background())
},
}
return cmd
}
func runInit(ctx context.Context) error {
// ...
return nil
}
func runJoin(ctx context.Context) error {
// ...
return nil
}
七、总结
本文主要对kubernetes源码进行了相应的剖析，从kubernetes源码的模块结构、API Server、Scheduler、kubelet以及kubeadm等多个方面进行了详细的阐述。通过对kubernetes源码的深入学习，我们可以更好地理解kubernetes的工作原理和机制，并进行相应的二次开发和优化。
