接 Kubernetes:kube-apiserver 之 scheme(一)。
2.2 资源 convert
上篇说到资源版本之间通过内部版本 __internal 进行资源转换。这里进一步扩展介绍资源转换内容，以加深理解。
同样以例子开始，通过 kubectl 将 apps/v1beta1/Deployment 转换为 apps/v1/Deployment。
apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp
spec:
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: myapp
spec:
containers:
- name: myapp
image: myapp:1.0.0
resources:
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
ports:
- containerPort: 80
执行 kubectl convert -f v1beta1Deployment.yaml --output-version=apps/v1，输出 apps/v1/Deployment 资源配置：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: myapp
name: myapp
spec:
progressDeadlineSeconds: 600
replicas: 1
revisionHistoryLimit: 2
...
status: {}
这条命令背后，kubectl 将转换命令组成 client-go 识别的 Restful API 消息，通过 client-go 发给 kube-apiserver。kube-apiserver 根据事先注册的转换函数 convert 将 apps/v1beta1/Deployment 转换为 apps/__internal/Deployment，接着将 apps/__internal/Deployment 转换为 apps/v1/Deployment。
代码示例如下：
v1beta1Deployment := &appsv1beta1.Deployment{
TypeMeta: metav1.TypeMeta{
Kind: "Deployment",
APIVersion: "apps/v1beta1",
},
}
// v1beta1 -> __internal
targetVersion := schema.GroupVersion{Group: "apps", Version: "__internal"}
objInternal, err := scheme.ConvertToVersion(v1beta1Deployment, targetVersion)
if err != nil {
panic(err)
}
// __internal -> v1
objV1, err := scheme.ConvertToVersion(objInternal, appsv1.SchemeGroupVersion)
if err != nil {
panic(err)
}
scheme.ConvertToVersion 函数转换对象到指定资源版本。
2.2.1 kube-apiserver 资源版本 convert
资源版本的转换首先需要注册版本转换函数到 scheme，只有注册过的版本才能进行资源版本转换。
kube-apiserver 通过导入包的方式注册转换函数。
# kubernetes/cmd/kube-apiserver/app/server.go
package app
import (
"k8s.io/kubernetes/pkg/controlplane"
...
)
# kubernetes/pkg/controlplane/import_known_versions.go
package controlplane
import (
_ "k8s.io/kubernetes/pkg/apis/apps/install"
...
)
kube-apiserver 启动的 app 包导入 controlplane 包，controlplane 继续导入资源组的安装包。以 apps 资源组为例，查看资源组下资源转换函数是怎么注册的。
资源组下的每个外部资源版本都有 zz_generated.conversion.go 文件，该文件由 conversion-go 自动生成，文件中定义了外部资源到内部资源的相互转换。
# kubernetes/pkg/apis/apps/
apps/
/v1
/zz_generated.conversion.go
/v1beta1
/zz_generated.conversion.go
/v1beta2
/zz_generated.conversion.go
以 v1 版本为例，zz_generated.conversion.go 中注册资源转换函数：
package v1
func init() {
localSchemeBuilder.Register(RegisterConversions)
}
func RegisterConversions(s *runtime.Scheme) error {
if err := s.AddGeneratedConversionFunc((*v1.DeploymentSpec)(nil), (*apps.DeploymentSpec)(nil), func(a, b interface{}, scope conversion.Scope) error {
return Convert_v1_DeploymentSpec_To_apps_DeploymentSpec(a.(*v1.DeploymentSpec), b.(*apps.DeploymentSpec), scope)
}); err != nil {
return err
}
if err := s.AddConversionFunc((*apps.DeploymentSpec)(nil), (*v1.DeploymentSpec)(nil), func(a, b interface{}, scope conversion.Scope) error {
return Convert_apps_DeploymentSpec_To_v1_DeploymentSpec(a.(*apps.DeploymentSpec), b.(*v1.DeploymentSpec), scope)
}); err != nil {
return err
}
...
}
可以看到，函数 Convert_v1_DeploymentSpec_To_apps_DeploymentSpec 注册了 v1/DeploymentSpec 到 __internal/DeploymentSpec 的资源转换，Convert_apps_DeploymentSpec_To_v1_DeploymentSpec 注册了 __internal/DeploymentSpec 到 v1/DeploymentSpec。
关于资源版本转换基本告一段落。下面进一步介绍，在 kube-apiserver 是怎么使用 scheme 资源注册表的。
2.3 使用资源注册表 scheme
这一节会进入 kube-apiserver 看 scheme 是如何使用的。需要说明的是，kube-apiserver 非常复杂，这里并不介绍启动流程，建立 Restful API 等内容，仅从 scheme 的视角看 kube-apiserver。
# kubernetes/cmd/kube-apiserver/app/server.go
func CreateServerChain(config CompletedConfig) (*aggregatorapiserver.APIAggregator, error) {
notFoundHandler := notfoundhandler.New(config.ControlPlane.GenericConfig.Serializer, genericapifilters.NoMuxAndDiscoveryIncompleteKey)
apiExtensionsServer, err := config.ApiExtensions.New(genericapiserver.NewEmptyDelegateWithCustomHandler(notFoundHandler))
if err != nil {
return nil, err
}
...
}
在 CreateServerChain 函数中创建 API 扩展服务（APIExtensionServer），API 核心服务（KubeAPIServer） 和 API 聚合服务（AggregatorServer）。这里以 API 扩展服务（APIExtensionServer） 看 scheme 是如何使用的。
进入 config.ApiExtensions.New(genericapiserver.NewEmptyDelegateWithCustomHandler(notFoundHandler)) 方法。
# kubernetes/vendor/k8s.io/apiserver/pkg/server/genericapiserver.go
// APIGroupInfo 中保存资源注册表 Scheme
func NewDefaultAPIGroupInfo(group string, scheme *runtime.Scheme, parameterCodec runtime.ParameterCodec, codecs serializer.CodecFactory) APIGroupInfo {
return APIGroupInfo{
PrioritizedVersions: scheme.PrioritizedVersionsForGroup(group),
VersionedResourcesStorageMap: map[string]map[string]rest.Storage{},
OptionsExternalVersion: &schema.GroupVersion{Version: "v1"},
Scheme: scheme,
ParameterCodec: parameterCodec,
NegotiatedSerializer: codecs,
}
}
# kubernetes/vendor/k8s.io/apiextensions-apiserver/pkg/apiserver/apiserver.go
// 将 apiserver.Scheme 传入 NewDefaultAPIGroupInfo
func (c completedConfig) New(delegationTarget genericapiserver.DelegationTarget) (*CustomResourceDefinitions, error) {
...
apiGroupInfo := genericapiserver.NewDefaultAPIGroupInfo(apiextensions.GroupName, Scheme, metav1.ParameterCodec, Codecs)
...
if err := s.GenericAPIServer.InstallAPIGroup(&apiGroupInfo); err != nil {
return nil, err
}
}
# kubernetes/vendor/k8s.io/apiserver/pkg/server/genericapiserver.go
func (s *GenericAPIServer) InstallAPIGroup(apiGroupInfo *APIGroupInfo) error {
return s.InstallAPIGroups(apiGroupInfo)
}
func (s *GenericAPIServer) InstallAPIGroups(apiGroupInfos ...*APIGroupInfo) error {
...
for _, apiGroupInfo := range apiGroupInfos {
if err := s.installAPIResources(APIGroupPrefix, apiGroupInfo, openAPIModels); err != nil {
return fmt.Errorf("unable to install api resources: %v", err)
}
}
}
// 在 GenericAPIServer.getAPIGroupVersion 方法中将 apiGroupInfo 转换解析为 apiGroupVersion
// apiGroupVersion 中保存资源注册表 scheme
func (s *GenericAPIServer) installAPIResources(apiPrefix string, apiGroupInfo *APIGroupInfo, typeConverter managedfields.TypeConverter) error {
for _, groupVersion := range apiGroupInfo.PrioritizedVersions {
apiGroupVersion, err := s.getAPIGroupVersion(apiGroupInfo, groupVersion, apiPrefix)
if err != nil {
return err
}
...
discoveryAPIResources, r, err := apiGroupVersion.InstallREST(s.Handler.GoRestfulContainer)
}
}
# kubernetes/vendor/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints/groupversion.go
func (g *APIGroupVersion) InstallREST(container *restful.Container) ([]apidiscoveryv2beta1.APIResourceDiscovery, []*storageversion.ResourceInfo, error) {
installer := &APIInstaller{
group: g,
prefix: prefix,
minRequestTimeout: g.MinRequestTimeout,
}
apiResources, resourceInfos, ws, registrationErrors := installer.Install()
...
}
# kubernetes/vendor/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints/installer.go
func (a *APIInstaller) Install() ([]metav1.APIResource, []*storageversion.ResourceInfo, *restful.WebService, []error) {
for _, path := range paths {
apiResource, resourceInfo, err := a.registerResourceHandlers(path, a.group.Storage[path], ws)
...
}
...
}
func (a *APIInstaller) registerResourceHandlers(path string, storage rest.Storage, ws *restful.WebService) (*metav1.APIResource, *storageversion.ResourceInfo, error) {
fqKindToRegister, err := GetResourceKind(a.group.GroupVersion, storage, a.group.Typer)
if err != nil {
return nil, nil, err
}
}
func GetResourceKind(groupVersion schema.GroupVersion, storage rest.Storage, typer runtime.ObjectTyper) (schema.GroupVersionKind, error) {
object := storage.New()
fqKinds, _, err := typer.ObjectKinds(object)
if err != nil {
return schema.GroupVersionKind{}, err
}
...
}
函数链很长，最后在函数 GetResourceKind 中调用 typer.ObjectKinds(object) 获取对象 object 的类型。其中，typer 是一个获取对象类型的接口，对应的实例是 scheme，实际是调用 scheme.ObjectKinds 方法获取对象类型。
注意，能获取对象类型是因为该对象提前注册在资源注册表 scheme 中，否则将会报 no kind is registered for the type xxx 错误。
示例代码如下。
package main
import (
"fmt"
metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/schema"
"k8s.io/kubernetes/pkg/apis/core"
)
func main() {
pod := &core.Pod{
TypeMeta: metav1.TypeMeta{
Kind: "Pod",
},
ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{
Labels: map[string]string{"name": "foo"},
},
}
coreGV := schema.GroupVersion{Group: "", Version: "v1"}
schema := runtime.NewScheme()
schema.AddKnownTypes(coreGV, &core.Pod{})
gvk, _, err := schema.ObjectKinds(pod)
if err != nil {
fmt.Println(err)
}
fmt.Println(gvk)
}
2.3.1 资源对象 runtime.Object
上面说到资源对象，这里有必要在扩展下资源对象 runtime.Object。runtime.Object 是一个接口，资源需要实现该接口，通过接口方法可以实现资源和接口的相互转换。示意图如下。
示意代码如下：
package main
import (
"reflect"
metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
"k8s.io/kubernetes/pkg/apis/core"
)
func main() {
pod := &core.Pod{
TypeMeta: metav1.TypeMeta{
Kind: "Pod",
},
ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{
Labels: map[string]string{"name": "foo"},
},
}
obj := runtime.Object(pod)
pod2, ok := obj.(*core.Pod)
if !ok {
panic("unexpected runtime object")
}
if !reflect.DeepEqual(pod, pod2) {
panic("unexpected")
}
}
介绍完资源注册表 scheme，后续将继续介绍 kube-apiserver 是怎么启动，注册 RESTful API，如何实现认证，鉴权等操作，未完待续...
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