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client-go实战之四：dynamicClient

client-go实战之四：dynamicClient

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内容：所有原创文章分类汇总及配套源码，涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等；

系列文章链接

  1. client-go实战之一：准备工作
  2. client-go实战之二:RESTClient
  3. client-go实战之三：Clientset
  4. client-go实战之四：dynamicClient
  5. client-go实战之五：DiscoveryClient

本篇概览

  • 本文是《client-go实战》系列的第四篇，前文咱们学习了Clientset客户端，发现Clientset在deployment、service这些kubernetes内置资源的时候是很方便的，每个资源都有其专属的方法，配合官方API文档和数据结构定义，开发起来比Restclient高效；
  • 但如果要处理的不是kubernetes的内置资源呢？比如CRD，Clientset的代码中可没有用户自定义的东西，显然就用不上Clientset了，此时本篇的主角dynamicClient就要登场啦！

相关知识储备

  • 在正式学习dynamicClient之前，有两个重要的知识点需要了解：Object.runtime和Unstructured，对于整个kubernetes来说它们都是非常重要的；

Object.runtime

  • 聊Object.runtime之前先要明确两个概念：资源和资源对象，关于资源大家都很熟悉了，pod、deployment这些不都是资源嘛，个人的理解是资源更像一个严格的定义，当您在kubernetes中创建了一个deployment之后，这个新建的deployment实例就是资源对象了；
  • 在kubernetes的代码世界中，资源对象对应着具体的数据结构，这些数据结构都实现了同一个接口，名为Object.runtime，源码位置是staging/src/k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/interfaces.go，定义如下：
type Object interface {
	GetObjectKind() schema.ObjectKind
	DeepCopyObject() Object
}
  • DeepCopyObject方法顾名思义，就是深拷贝，也就是将内存中的对象克隆出一个新的对象；
  • 至于GetObjectKind方法的作用，相信聪明的您也猜到了：处理Object.runtime类型的变量时，只要调用其GetObjectKind方法就知道它的具体身份了（如deployment，service等）；
  • 最后再次强调：资源对象都是Object.runtime的实现；

Unstructured

  • 在聊Unstructured之前，先看一个简单的JSON字符串：
{
	"id": 101,
	"name": "Tom"
}
  • 上述JSON的字段名称和字段值类型都是固定的，因此可以针对性编写一个数据结构来处理它：
type Person struct {
	ID int
	Name String
}
  • 对于上面的JSON字符串就是结构化数据（Structured Data），这个应该好理解；
  • 与结构化数据相对的就是非结构化数据了（Unstructured Data），在实际的kubernetes环境中，可能会遇到一些无法预知结构的数据，例如前面的JSON字符串中还有第三个字段，字段值的具体内容和类型在编码时并不知晓，而是在真正运行的时候才知道，那么在编码时如何处理呢？相信您会想到用interface{}来表示，实际上client-go也是这么做的，来看Unstructured数据结构的源码，路径是staging/src/k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1/unstructured/unstructured.go：
type Unstructured struct {
	// Object is a JSON compatible map with string, float, int, bool, []interface{}, or
	// map[string]interface{}
	// children.
	Object map[string]interface{}
}
  • 显然，上述数据结构定义并不能发挥什么作用，真正重要的是关联的方法，如下图，可见client-go已经为Unstructured准备了丰富的方法，借助这些方法可以灵活的处理非结构化数据：

在这里插入图片描述

重要知识点：Unstructured与资源对象的相互转换

  • 另外还有一个非常重要的知识点：可以用Unstructured实例生成资源对象，也可以用资源对象生成Unstructured实例，这个神奇的能力是unstructuredConverter的FromUnstructured和ToUnstructured方法分别实现的，下面的代码片段展示了如何将Unstructured实例转为PodList实例：
// 实例化一个PodList数据结构，用于接收从unstructObj转换后的结果
podList := &apiv1.PodList{}

// unstructObj
err = runtime.DefaultUnstructuredConverter.FromUnstructured(unstructObj.UnstructuredContent(), podList)
  • 您可能会好奇上述FromUnstructured方法究竟是如何实现转换的，咱们去看下此方法的内部实现，如下图所示，其实也没啥悬念了，通过反射可以得到podList的字段信息：

在这里插入图片描述

  • 至此，Unstructured的分析就结束了吗？没有，强烈推荐您进入上图红框2中的fromUnstructured方法去看细节，这里面是非常精彩的，以podList为例，这是个数据结构，而fromUnstructured只处理原始类型，对于数据结构会调用structFromUnstructured方法处理，在structFromUnstructured方法中
    处理数据结构的每个字段，又会调用fromUnstructured，这是相互迭代的过程，最终，不论podList中有多少数据结构的嵌套都会被处理掉，篇幅所限就不展开相信分析了，下图是一部分关键代码：

在这里插入图片描述

  • 小结：Unstructured转为资源对象的套路并不神秘，无非是用反射取得资源对象的字段类型，然后按照字段名去Unstructured的map中取得原始数据，再用反射设置到资源对象的字段中即可；
  • 做完了准备工作，接下来该回到本篇文章的主题了：dynamicClient客户端

关于dynamicClient

  • deployment、pod这些资源，其数据结构是明确的固定的，可以精确对应到Clientset中的数据结构和方法，但是对于CRD（用户自定义资源），Clientset客户端就无能为力了，此时需要有一种数据结构来承载资源对象的数据，也要有对应的方法来处理这些数据；
  • 此刻，前面提到的Unstructured可以登场了，没错，把Clientset不支持的资源对象交给Unstructured来承载，接下来看看dynamicClient和Unstructured的关系：
  • 先看数据结构定义，和clientset没啥区别，只有个restClient字段：
type dynamicClient struct {
	client *rest.RESTClient
}
  • 这个数据结构只有一个关联方法Resource，入参为GVR，返回的是另一个数据结构dynamicResourceClient：
func (c *dynamicClient) Resource(resource schema.GroupVersionResource) NamespaceableResourceInterface {
	return &dynamicResourceClient{client: c, resource: resource}
}
  • 通过上述代码可知，dynamicClient的关键是数据结构dynamicResourceClient及其关联方法，来看看这个dynamicResourceClient，如下图，果然，dynamicClient所有和资源相关的操作都是dynamicResourceClient在做（代理模式？），选了create方法细看，序列化和反序列化都交给unstructured的UnstructuredJSONScheme，与kubernetes的交互交给Restclient：

在这里插入图片描述

  • 小结：
  1. 与Clientset不同，dynamicClient为各种类型的资源都提供统一的操作API，资源需要包装为Unstructured数据结构；
  2. 内部使用了Restclient与kubernetes交互；
  • 对dynamicClient的介绍分析就这些吧，可以开始实战了；

需求确认

  • 本次编码实战的需求很简单：查询指定namespace下的所有pod，然后在控制台打印出来，要求用dynamicClient实现；
  • 您可能会问：pod是kubernetes的内置资源，更适合Clientset来操作，而dynamicClient更适合处理CRD不是么？—您说得没错，这里用pod是因为折腾CRD太麻烦了，定义好了还要在kubernetes上发布，于是干脆用pod来代替CRD，反正dynamicClient都能处理，咱们通过实战掌握dynamicClient的用法就行了，以后遇到各种资源都能处理之；

源码下载

  • 本篇实战中的源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：
名称 链接 备注
项目主页 https://github.com/zq2599/blog_demos 该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https) https://github.com/zq2599/blog_demos.git 该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh) git@github.com:zq2599/blog_demos.git 该项目源码的仓库地址，ssh协议
  • 这个git项目中有多个文件夹，client-go相关的应用在client-go-tutorials文件夹下，如下图红框所示：

在这里插入图片描述

  • client-go-tutorials文件夹下有多个子文件夹，本篇对应的源码在dynamicclientdemo目录下，如下图红框所示：

在这里插入图片描述

编码

  • 新建文件夹dynamicclientdemo，在里面执行以下命令，新建module：
go mod init dynamicclientdemo
  • 添加k8s.io/api和k8s.io/client-go这两个依赖，注意版本要匹配kubernetes环境：
go get k8s.io/api@v0.20.0
go get k8s.io/client-go@v0.20.0
  • 新建main.go，内容如下，稍后会说一下要注意的重点：
package main

import (
	"context"
	"flag"
	"fmt"
	apiv1 "k8s.io/api/core/v1"
	metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
	"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
	"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/schema"
	"k8s.io/client-go/dynamic"
	"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
	"k8s.io/client-go/util/homedir"
	"path/filepath"
)

func main() {

	var kubeconfig *string

	// home是家目录，如果能取得家目录的值，就可以用来做默认值
	if home:=homedir.HomeDir(); home != "" {
		// 如果输入了kubeconfig参数，该参数的值就是kubeconfig文件的绝对路径，
		// 如果没有输入kubeconfig参数，就用默认路径~/.kube/config
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", filepath.Join(home, ".kube", "config"), "(optional) absolute path to the kubeconfig file")
	} else {
		// 如果取不到当前用户的家目录，就没办法设置kubeconfig的默认目录了，只能从入参中取
		kubeconfig = flag.String("kubeconfig", "", "absolute path to the kubeconfig file")
	}

	flag.Parse()

	// 从本机加载kubeconfig配置文件，因此第一个参数为空字符串
	config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", *kubeconfig)

	// kubeconfig加载失败就直接退出了
	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	dynamicClient, err := dynamic.NewForConfig(config)

	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	// dynamicClient的唯一关联方法所需的入参
	gvr := schema.GroupVersionResource{Version: "v1", Resource: "pods"}

	// 使用dynamicClient的查询列表方法，查询指定namespace下的所有pod，
	// 注意此方法返回的数据结构类型是UnstructuredList
	unstructObj, err := dynamicClient.
		Resource(gvr).
		Namespace("kube-system").
		List(context.TODO(), metav1.ListOptions{Limit: 100})

	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	// 实例化一个PodList数据结构，用于接收从unstructObj转换后的结果
	podList := &apiv1.PodList{}

	// 转换
	err = runtime.DefaultUnstructuredConverter.FromUnstructured(unstructObj.UnstructuredContent(), podList)

	if err != nil {
		panic(err.Error())
	}

	// 表头
	fmt.Printf("namespace	 status		 name
")

	// 每个pod都打印namespace、status.Phase、name三个字段
	for _, d := range podList.Items {
		fmt.Printf("%v	 %v	 %v
",
			d.Namespace,
			d.Status.Phase,
			d.Name)
	}
}
  • 上述代码中有三处重点需要注意：
  1. Resource方法指定了本次操作的资源类型；
  2. List方法向kubernetes发起请求；
  3. FromUnstructured将Unstructured数据结构转成PodList，其原理前面已经分析过；
  • 执行go run main.go，如下，可以从kubernetes取得数据，并且转换成PodList也正常：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 dynamicclientdemo % go run main.go
namespace        status          name
kube-system      Running         coredns-7f89b7bc75-5pdwc
kube-system      Running         coredns-7f89b7bc75-nvbvm
kube-system      Running         etcd-hedy
kube-system      Running         kube-apiserver-hedy
kube-system      Running         kube-controller-manager-hedy
kube-system      Running         kube-flannel-ds-v84vc
kube-system      Running         kube-proxy-hlppx
kube-system      Running         kube-scheduler-hedy
  • 至此，dynamicClient的学习和实战就完成了，它是名副其实的动态客户端工具，用一套API处理所有资源，除了突破Clientset的内置资源限制，还让我们的业务代码有了更大的灵活性，希望本文能给您一些参考，辅助您写出与场景更加匹配的代码；

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