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內容：所有原創文章分類彙總及配套原始碼，涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等；
本篇概覽
- 本文是《kubebuilder實戰》系列的第七篇，之前的文章我們們完成了一個Operator的設計、開發、部署、驗證過程，為了讓整個過程保持簡潔並且篇幅不膨脹，實戰中刻意跳過了一個重要的知識點：webhook，如今是時候學習它了，這是個很重要的功能；
- 本篇由以下部分構成：
- 介紹webhook；
- 結合前面的elasticweb專案，設計一個使用webhook的場景；
- 準備工作
- 生成webhook
- 開發(配置)
- 開發(編碼)
- 部署
- 驗證Defaulter(新增預設值)
- 驗證Validator(合法性校驗)
關於webhook
- 熟悉java開發的讀者大多知道過濾器(Servlet Filter)，如下圖，外部請求會先到達過濾器，做一些統一的操作，例如轉碼、校驗，然後才由真正的業務邏輯處理請求：
- Operator中的webhook，其作用與上述過濾器類似，外部對CRD資源的變更，在Controller處理之前都會交給webhook提前處理，流程如下圖，該圖來自《Getting Started with Kubernetes | Operator and Operator Framework》：
-
再來看看webhook具體做了哪些事情，如下圖，kubernetes官方部落格明確指出webhook可以做兩件事：修改(mutating)和驗證(validating)
-
kubebuilder為我們提供了生成webhook的基礎檔案和程式碼的工具，與製作API的工具類似，極大地簡化了工作量，我們們只需聚焦業務實現即可；
-
基於kubebuilder製作的webhook和controller，如果是同一個資源，那麼它們在同一個程式中；
設計實戰場景
- 為了讓實戰有意義，我們們為前面的elasticweb專案上增加需求，讓webhook發揮實際作用；
- 如果使用者忘記輸入總QPS，系統webhook負責設定預設值1300，操作如下圖：
- 為了保護系統，給單個pod的QPS設定上限1000，如果外部輸入的singlePodQPS值超過1000，就建立資源物件失敗，如下圖所示：
原始碼下載
- 本篇實戰中的完整原始碼可在GitHub下載到，地址和連結資訊如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：
| 名稱 | 連結 | 備註 |
|---|---|---|
| 專案主頁 | https://github.com/zq2599/blog_demos | 該專案在GitHub上的主頁 |
| git倉庫地址(https) | https://github.com/zq2599/blog_demos.git | 該專案原始碼的倉庫地址，https協議 |
| git倉庫地址(ssh) | git@github.com:zq2599/blog_demos.git | 該專案原始碼的倉庫地址，ssh協議 |
- 這個git專案中有多個資料夾，kubebuilder相關的應用在kubebuilder資料夾下，如下圖紅框所示：
- kubebuilder資料夾下有多個子資料夾，本篇對應的原始碼在elasticweb目錄下，如下圖紅框所示：
準備工作
- 和controller類似，webhook既能在kubernetes環境中執行，也能在kubernetes環境之外執行；
- 如果webhook在kubernetes環境之外執行，是有些麻煩的，需要將證照放在所在環境，預設地址是：
/tmp/k8s-webhook-server/serving-certs/tls.{crt,key}
- 為了省事兒，也為了更接近生產環境的用法，接下來的實戰的做法是將webhook部署在kubernetes環境中
- 為了讓webhook在kubernetes環境中執行，我們們要做一點準備工作安裝cert manager，執行以下操作：
kubectl apply -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.2.0/cert-manager.yaml
- 上述操作完成後會新建很多資源，如namespace、rbac、pod等，以pod為例如下：
[root@hedy ~]# kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cert-manager cert-manager-6588898cb4-nvnz8 1/1 Running 1 5d14h
cert-manager cert-manager-cainjector-7bcbdbd99f-q645r 1/1 Running 1 5d14h
cert-manager cert-manager-webhook-5fd9f9dd86-98tm9 1/1 Running 1 5d14h
...
- 操作完成後，準備工作結束，可以開始實戰了；
生成webhook
- 進入elasticweb工程下，執行以下命令建立webhook：
kubebuilder create webhook \
--group elasticweb \
--version v1 \
--kind ElasticWeb \
--defaulting \
--programmatic-validation
- 上述命令執行完畢後，先去看看main.go檔案，如下圖紅框1所示，自動增加了一段程式碼，作用是讓webhook生效：
- 上圖紅框2中的elasticweb_webhook.go就是新增檔案，內容如下：
package v1
import (
"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
ctrl "sigs.k8s.io/controller-runtime"
logf "sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/log"
"sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/webhook"
)
// log is for logging in this package.
var elasticweblog = logf.Log.WithName("elasticweb-resource")
func (r *ElasticWeb) SetupWebhookWithManager(mgr ctrl.Manager) error {
return ctrl.NewWebhookManagedBy(mgr).
For(r).
Complete()
}
// EDIT THIS FILE! THIS IS SCAFFOLDING FOR YOU TO OWN!
// +kubebuilder:webhook:path=/mutate-elasticweb-com-bolingcavalry-v1-elasticweb,mutating=true,failurePolicy=fail,groups=elasticweb.com.bolingcavalry,resources=elasticwebs,verbs=create;update,versions=v1,name=melasticweb.kb.io
var _ webhook.Defaulter = &ElasticWeb{}
// Default implements webhook.Defaulter so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) Default() {
elasticweblog.Info("default", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your defaulting logic.
}
// TODO(user): change verbs to "verbs=create;update;delete" if you want to enable deletion validation.
// +kubebuilder:webhook:verbs=create;update,path=/validate-elasticweb-com-bolingcavalry-v1-elasticweb,mutating=false,failurePolicy=fail,groups=elasticweb.com.bolingcavalry,resources=elasticwebs,versions=v1,name=velasticweb.kb.io
var _ webhook.Validator = &ElasticWeb{}
// ValidateCreate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateCreate() error {
elasticweblog.Info("validate create", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object creation.
return nil
}
// ValidateUpdate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateUpdate(old runtime.Object) error {
elasticweblog.Info("validate update", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object update.
return nil
}
// ValidateDelete implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateDelete() error {
elasticweblog.Info("validate delete", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object deletion.
return nil
}
- 上述程式碼有兩處需要注意，第一處和填寫預設值有關，如下圖：
- 第二處和校驗有關，如下圖：
- 我們們要實現的業務需求就是通過修改上述elasticweb_webhook.go的內容來實現，不過程式碼稍後再寫，先把配置都改好；
開發(配置)
- 開啟檔案config/default/kustomization.yaml，下圖四個紅框中的內容原本都被註釋了，現在請將註釋符號都刪掉，使其生效：
- 還是檔案config/default/kustomization.yaml，節點vars下面的內容，原本全部被註釋了，現在請全部放開，放開後的效果如下圖：
- 配置已經完成，可以編碼了；
開發(編碼)
-
開啟檔案elasticweb_webhook.go
-
新增依賴：
apierrors "k8s.io/apimachinery/pkg/api/errors"
- 找到Default方法，改成如下內容，可見程式碼很簡單，判斷TotalQPS是否存在，若不存在就寫入預設值，另外還加了兩行日誌：
func (r *ElasticWeb) Default() {
elasticweblog.Info("default", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your defaulting logic.
// 如果建立的時候沒有輸入總QPS，就設定個預設值
if r.Spec.TotalQPS == nil {
r.Spec.TotalQPS = new(int32)
*r.Spec.TotalQPS = 1300
elasticweblog.Info("a. TotalQPS is nil, set default value now", "TotalQPS", *r.Spec.TotalQPS)
} else {
elasticweblog.Info("b. TotalQPS exists", "TotalQPS", *r.Spec.TotalQPS)
}
}
- 接下來開發校驗功能，我們們把校驗功能封裝成一個validateElasticWeb方法，然後在新增和修改的時候各呼叫一次，如下，可見最終是呼叫apierrors.NewInvalid生成錯誤例項的，而此方法接受的是多個錯誤，因此要為其準備切片做入參，當然了，如果是多個引數校驗失敗，可以都放入切片中：
func (r *ElasticWeb) validateElasticWeb() error {
var allErrs field.ErrorList
if *r.Spec.SinglePodQPS > 1000 {
elasticweblog.Info("c. Invalid SinglePodQPS")
err := field.Invalid(field.NewPath("spec").Child("singlePodQPS"),
*r.Spec.SinglePodQPS,
"d. must be less than 1000")
allErrs = append(allErrs, err)
return apierrors.NewInvalid(
schema.GroupKind{Group: "elasticweb.com.bolingcavalry", Kind: "ElasticWeb"},
r.Name,
allErrs)
} else {
elasticweblog.Info("e. SinglePodQPS is valid")
return nil
}
}
- 再找到新增和修改資源物件時被呼叫的方法，在裡面呼叫validateElasticWeb：
// ValidateCreate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateCreate() error {
elasticweblog.Info("validate create", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object creation.
return r.validateElasticWeb()
}
// ValidateUpdate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateUpdate(old runtime.Object) error {
elasticweblog.Info("validate update", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object update.
return r.validateElasticWeb()
}
- 編碼完成，可見非常簡單，接下來，我們們把以前實戰遺留的東西清理一下，再開始新的部署和驗證；
清理工作
- 如果您是隨著《kubebuilder實戰》系列一路操作下來，此時系統上應該積攢了之前遺留的內容，可以通過以下步驟完成清理：
- 刪除elasticweb資源物件：
kubectl delete -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 刪除controller
kustomize build config/default | kubectl delete -f -
- 刪除CRD
make uninstall
- 現在萬事俱備，可以部署webhook了；
部署
- 部署CRD
make install
- 構建映象並推送到倉庫（我終於受夠了hub.docker.com的龜速，改為阿里雲映象倉庫）：
make docker-build docker-push IMG=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolingcavalry/elasticweb:001
- 部署整合了webhook功能的controller：
make deploy IMG=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolingcavalry/elasticweb:001
- 檢視pod，確認啟動成功：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cert-manager cert-manager-6588898cb4-nvnz8 1/1 Running 1 5d21h
cert-manager cert-manager-cainjector-7bcbdbd99f-q645r 1/1 Running 1 5d21h
cert-manager cert-manager-webhook-5fd9f9dd86-98tm9 1/1 Running 1 5d21h
elasticweb-system elasticweb-controller-manager-7dcbfd4675-898gb 2/2 Running 0 20s
驗證Defaulter(新增預設值)
- 修改檔案config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml，修改後的內容如下，可見totalQPS欄位已經被註釋掉了：
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: dev
labels:
name: dev
---
apiVersion: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
kind: ElasticWeb
metadata:
namespace: dev
name: elasticweb-sample
spec:
# Add fields here
image: tomcat:8.0.18-jre8
port: 30003
singlePodQPS: 500
# totalQPS: 600
- 建立一個elasticweb資源物件：
kubectl apply -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 此時單個pod的QPS是500，如果webhook的程式碼生效的話，總QPS就是1300，而對應的pod數應該是3個，接下來我們們看看是否符合預期；
- 先看elasticweb、deployment、pod等資源物件是否正常，如下所示，全部符合預期：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get elasticweb -n dev
NAME AGE
elasticweb-sample 89s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get deployments -n dev
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
elasticweb-sample 3/3 3 3 98s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get service -n dev
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
elasticweb-sample NodePort 10.105.125.125 <none> 8080:30003/TCP 106s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get pod -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
elasticweb-sample-56fc5848b7-5tkxw 1/1 Running 0 113s
elasticweb-sample-56fc5848b7-blkzg 1/1 Running 0 113s
elasticweb-sample-56fc5848b7-pd7jg 1/1 Running 0 113s
- 用kubectl describe命令檢視elasticweb資源物件的詳情，如下所示，TotalQPS欄位被webhook設定為1300，RealQPS也計算正確：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl describe elasticweb elasticweb-sample -n dev
Name: elasticweb-sample
Namespace: dev
Labels: <none>
Annotations: <none>
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Kind: ElasticWeb
Metadata:
Creation Timestamp: 2021-02-27T16:07:34Z
Generation: 2
Managed Fields:
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Fields Type: FieldsV1
fieldsV1:
f:metadata:
f:annotations:
.:
f:kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
f:spec:
.:
f:image:
f:port:
f:singlePodQPS:
Manager: kubectl-client-side-apply
Operation: Update
Time: 2021-02-27T16:07:34Z
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Fields Type: FieldsV1
fieldsV1:
f:status:
f:realQPS:
Manager: manager
Operation: Update
Time: 2021-02-27T16:07:34Z
Resource Version: 687628
UID: 703de111-d859-4cd2-b3c4-1d201fb7bd7d
Spec:
Image: tomcat:8.0.18-jre8
Port: 30003
Single Pod QPS: 500
Total QPS: 1300
Status:
Real QPS: 1500
Events: <none>
- 再來看看controller的日誌，其中的webhook部分是否符合預期，如下圖紅框所示，發現TotalQPS欄位為空，就將設定為預設值，並且在檢測的時候SinglePodQPS的值也沒有超過1000：
- 最後別忘了用瀏覽器驗證web服務是否正常，我這裡的完整地址是：http://192.168.50.75:30003/
- 至此，我們們完成了webhook的Defaulter驗證，接下來驗證Validator
驗證Validator
- 接下來該驗證webhook的引數校驗功能了，先驗證修改時的邏輯；
- 編輯檔案config/samples/update_single_pod_qps.yaml，值如下：
spec:
singlePodQPS: 1100
- 用patch命令使之生效：
kubectl patch elasticweb elasticweb-sample \
-n dev \
--type merge \
--patch "$(cat config/samples/update_single_pod_qps.yaml)"
- 此時，控制檯會輸出錯誤資訊：
Error from server (ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1100: d. must be less than 1000): admission webhook "velasticweb.kb.io" denied the request: ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1100: d. must be less than 1000
- 再用kubectl describe命令檢視elasticweb資源物件的詳情，如下圖紅框，依然是500，可見webhook已經生效，阻止了錯誤的發生：
- 再去看controller日誌，如下圖紅框所示，和程式碼對應上了：
- 接下來再試試webhook在新增時候的校驗功能；
- 清理前面建立的elastic資源物件，執行命令：
kubectl delete -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 修改檔案，如下圖紅框所示，我們們將singlePodQPS的值改為超過1000，看看webhook是否能檢查到這個錯誤，並阻止資源物件的建立：
- 執行以下命令開始建立elasticweb資源物件：
kubectl apply -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 控制檯提示以下資訊，包含了我們們程式碼中寫入的錯誤描述，證明elasticweb資源物件建立失敗，證明webhook的Validator功能已經生效：
namespace/dev created
Error from server (ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1500: d. must be less than 1000): error when creating "config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml": admission webhook "velasticweb.kb.io" denied the request: ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1500: d. must be less than 1000
- 不放心的話執行kubectl get命令檢查一下，發現空空如也：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get elasticweb -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get deployments -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get service -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get pod -n dev
No resources found in dev namespace.
- 還要看下controller日誌，如下圖紅框所示，符合預期：
- 至此，operator的webhook的開發、部署、驗證我們們就完成了，整個elasticweb也算是基本功能齊全，希望能為您的operator開發提供參考；
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