5.5.2. 使用 Operator SDK 来构建基于 Helm 的 Operator

流程

1. 创建新 Operator 项目。命名空间范围的 Operator 会监视和管理单一命名空间中的资源。命名空间范围的 Operator 因具有高灵活性而常被视为首选。这类 Operator 支持解耦升级、针对故障和监控隔离命名空间以及区别化 API 定义。

   要创建基于 Helm 的、全命名空间范围的新 nginx-operator 项目，请使用以下命令：

   $ operator-sdk new nginx-operator \
     --api-version=example.com/v1alpha1 \
     --kind=Nginx \
     --type=helm

   $ cd nginx-operator

   这会创建 nginx-operator 项目，专门用于监视 API 版本为 example.com/v1apha1 kind 为 Nginx 的 Nginx 资源。

2. 自定义 Operator 逻辑。

   在本例中，nginx-operator 会针对每个 Nginx 自定义资源 (CR) 执行以下协调逻辑：

   • 如果尚无 Nginx 部署，请创建一个。
   • 如果尚无 Nginx 服务，请创建一个。
   • 如果被启用且不存在，请创建一个 Nginx ingress。
   • 确保部署、服务和可选的 Ingress 符合 Nginx CR 指定的所需配置（如副本数、镜像、服务类型）。

   默认情况下，nginx-operator 会监视 Vginx 资源事件，如 watches.yaml 文件中所示，并使用指定 Chart 执行 Helm 发行版本：

   - version: v1alpha1
     group: example.com
     kind: Nginx
     chart: /opt/helm/helm-charts/nginx

   1. 查阅 Nginx Helm Chart。

      创建 Helm Operator 项目后，Operator SDK 会创建一个 Helm Chart 示例，其中包含一组模板，用于简单的 Nginx 发行版本。

      本例中，针对部署、服务和 Ingress 资源提供了模板，另外还有 NOTES.txt 模板，Helm Chart 开发人员可利用该模板传达有关发型版本的实用信息。

      如果您对 Helm Charts 还不熟悉，请参阅 Helm Chart 开发者文档。

   2. 了解 Nginx CR spec。

      Helm 使用名为 values 的概念来自定义 Helm Chart 的默认配置，该 chart 在 values.yaml 文件中定义。

      通过在 CR spec 中设置所需值来覆盖这些默认值。以副本数量为例：

      1. 首先，检查 helm-charts/nginx/values.yaml 文件，会发现 Chart 有一个名为 replicaCount 的值，默认设置为 1。要在部署中使用 2 个 Nginx 实例，您的 CR spec 中必须包含 replicaCount: 2。

         更新 deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml 文件，如下所示：

         apiVersion: example.com/v1alpha1
         kind: Nginx
         metadata:
           name: example-nginx
         spec:
           replicaCount: 2

      2. 同样，服务端口默认设置为 80。要改用 8080，请通过添加服务端口覆盖来再次更新 deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml 文件：

         apiVersion: example.com/v1alpha1
         kind: Nginx
         metadata:
           name: example-nginx
         spec:
           replicaCount: 2
           service:
             port: 8080

         Helm Operator 应用整个 spec，将其视为 values 文件内容，与 helm install -f ./overrides.yaml 命令的工作方式类似。

3. 部署 CRD。

   在运行 Operator 之前，Kubernetes 需要了解 Operator 将会监视的新自定义资源定义 (CRD)。部署以下 CRD：

   $ oc create -f deploy/crds/example_v1alpha1_nginx_crd.yaml

4. 构建并运行 Operator。

   有两种方式来构建和运行 Operator：

   • 作为 Kubernetes 集群内的一个 pod。
   • 作为集群外的 Go 程序，使用 operator-sdk up 命令。

   选择以下任一方法：

   1. 作为 Kubernetes 集群内的一个 pod 来运行。这是生产环境的首先方法。

      1. 构建 nginx-operator 镜像并将其推送至 registry：

         $ operator-sdk build quay.io/example/nginx-operator:v0.0.1

         $ podman push quay.io/example/nginx-operator:v0.0.1

      2. deploy/operator.yaml 文件中会生成 Deployment 清单。本文件中的部署镜像需要从占位符 REPLACE_IMAGE 修改为之前构建的镜像。为此，请运行：

         $ sed -i 's|REPLACE_IMAGE|quay.io/example/nginx-operator:v0.0.1|g' deploy/operator.yaml

      3. 部署 nginx-operator 清单：

         $ oc create -f deploy/service_account.yaml

         $ oc create -f deploy/role.yaml

         $ oc create -f deploy/role_binding.yaml

         $ oc create -f deploy/operator.yaml

      4. 验证 nginx-operator 部署是否已启动并正在运行：

         $ oc get deployment

         输出示例

         NAME                 DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
         nginx-operator       1         1         1            1           1m

   2. 在集群外运行。这是开发阶段的首选方法，可加快部署和测试的速度。

      此外，还务必要确保您的计算机上存在 watches.yaml 文件中引用的 Chart 路径。watches.yaml 文件默认能够与通过 operator-sdk build 命令构建的 Operator 镜像一起使用。当使用 operator-sdk run --local 命令开发和测试您的 Operator 时，SDK 会在本地文件系统中查找该路径。

      1. 在该位置创建符号链接，以指向 Helm Chart 的路径：

         $ sudo mkdir -p /opt/helm/helm-charts

         $ sudo ln -s $PWD/helm-charts/nginx /opt/helm/helm-charts/nginx

      2. 要使用 $HOME/.kube/config 中的默认 Kubernetes 配置文件在本地运行 Operator：

         $ operator-sdk run --local

         要使用所提供的 Kubernetes 配置文件在本地运行 Operator：

         $ operator-sdk run --local --kubeconfig=<path_to_config>

5. 部署 Nginx CR。

   应用之前修改的 Nginx CR：

   $ oc apply -f deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml

   确保 nginx-operator 为 CR 创建部署：

   $ oc get deployment

   输出示例

   NAME                                           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1        2         2         2            2           1m

   检查 pod，确认已创建两个副本：

   $ oc get pods

   输出示例

   NAME                                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1-f8f9c875d-fjcr9   1/1       Running   0          1m
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1-f8f9c875d-ljbzl   1/1       Running   0          1m

   检查服务端口是否已设置为 8080:

   $ oc get service

   输出示例

   NAME                                      TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1   ClusterIP   10.96.26.3   <none>        8080/TCP   1m

6. 更新 replicaCount 并删除端口。

   将 spec.replicaCount 字段从 2 改为 3，删除 spec.service 字段并应用更改：

   $ cat deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml

   输出示例

   apiVersion: "example.com/v1alpha1"
   kind: "Nginx"
   metadata:
     name: "example-nginx"
   spec:
     replicaCount: 3

   $ oc apply -f deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml

   确认 Operator 已更改部署大小：

   $ oc get deployment

   输出示例

   NAME                                           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1        3         3         3            3           1m

   检查服务端口是否已设置为默认值 80:

   $ oc get service

   输出示例

   NAME                                      TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)  AGE
   example-nginx-b9phnoz9spckcrua7ihrbkrt1   ClusterIP   10.96.26.3   <none>        80/TCP   1m

7. 清理资源：

   $ oc delete -f deploy/crds/example.com_v1alpha1_nginx_cr.yaml

   $ oc delete -f deploy/operator.yaml

   $ oc delete -f deploy/role_binding.yaml

   $ oc delete -f deploy/role.yaml

   $ oc delete -f deploy/service_account.yaml

   $ oc delete -f deploy/crds/example_v1alpha1_nginx_crd.yaml