kubernetes之kube-ApiServer代码分析
一、概述：kube-ApiServer相当于是k8集群的一个入口，不论通过kubectl还是使用remote api 直接控制，都要经过apiserver。apiserver说白了就是一个server负责监听指定的端口（http/https协议），之后处理不同的请求，只不过加上的很多控制；apiserver是k8s系统中所有对象的增删查改盯的http/restful式服务端，其中盯是指watch操作【watch是apiserver中的重要操作之一】。数据最终存储在分布式一致的etcd存储内，apiserver本身是无状态的，提供了这些数据访问的认证鉴权、缓存、api版本适配转换等一系列的功能。
二、restful基础
对于http服务和使用go语言实现方式，可以看go-restful的文档和例子
https://images2015.cnblogs.com/blog/593225/201611/593225-20161128104237209-320474092.png
k8s存放在etcd内的存储对象是api.Pod对象（无版本），从不同版本的请求路径标示来操作，例如api/v1,最后获取到的是不同版本，例如v1.Pod的json文本。这里就经历了几个过程，包括：
1、http client访问/api/v1/pod/xyz, 想要获取到这个Pod的数据
2、从etcd获取到api.Pod对象
3、api.Pod对象转换为v1.Pod对象
4、v1.Pod对象序列化为json或yaml文本
5、文本通过http的response体，返回给http client
其中用于处理业务数据的关键数据结构是APIGroupVersion：
// APIGroupVersion is a helper for exposing rest.Storage objects as http.Handlers via go-restful
// It handles URLs of the form:
// /${storage_key}[/${object_name}]
// Where 'storage_key' points to a rest.Storage object stored in storage.
// This object should contain all parameterization necessary for running a particular API version
//重点数据结构
type APIGroupVersion struct {
//最重要的数据结构，该map的key是用于对，value是rest.Storage结构，用于对接etcd存储，
//在初始化注册时，会把这个map化开，化为真正的rest服务到存储的一条龙服务
Storage maprest.Storage
Root string
// GroupVersion is the external group version
// 包含api/v1这样的string，用于标示这个实例
GroupVersion unversioned.GroupVersion
// RequestInfoResolver is used to parse URLs for the legacy proxy handler.Don't use this for anything else
// TODO: refactor proxy handler to use sub resources
RequestInfoResolver *RequestInfoResolver
// OptionsExternalVersion controls the Kubernetes APIVersion used for common objects in the apiserver
// schema like api.Status, api.DeleteOptions, and api.ListOptions. Other implementors may
// define a version "v1beta1" but want to use the Kubernetes "v1" internal objects. If
// empty, defaults to GroupVersion.
OptionsExternalVersion *unversioned.GroupVersion
Mapper meta.RESTMapper
// Serializer is used to determine how to convert responses from API methods into bytes to send over
// the wire.
//对象序列化和反序列化器
Serializer runtime.NegotiatedSerializer
ParameterCodec runtime.ParameterCodec
Typer runtime.ObjectTyper
Creater runtime.ObjectCreater
//可以转换任意一种对象到另一种，只要你事先注入了相应的转换函数
HandleFunc(pattern string, handler func(http.ResponseWriter, *http.Request))
Convertor runtime.ObjectConvertor
Copier runtime.ObjectCopier
Linker runtime.SelfLinker
Admit admission.Interface
Context api.RequestContextMapper
MinRequestTimeout time.Duration
// SubresourceGroupVersionKind contains the GroupVersionKind overrides for each subresource that is
// accessible from this API group version. The GroupVersionKind is that of the external version of
// the subresource. The key of this map should be the path of the subresource. The keys here should
// match the keys in the Storage map above for subresources.
SubresourceGroupVersionKind mapunversioned.GroupVersionKind
}
三、API分组、多版本的初始化注册(Rest)
https://images2015.cnblogs.com/blog/593225/201611/593225-20161128110420990-1293596317.png
k8s采用ApiGroup来管理所有的api分组和版本升级，目前的API分组包括：
1、核心组，REST路径在/api/v1,但这个路径不是固定的，v1是当前的版本。与之相对应的代码里面的apiVersion字段的值为v1.
2、扩展组，REST路径在/apis/extensions/$version, 相应的代码里面的apiversion:extensions/$VERSION(eg:apiVersion:extensions/v1beta1),这里的API对象可能会被重新分组；
3、"componentconfig" 和 "metrics"这些组
在这个文档里面讲述了实现ApiGroup的几个目标，包括api分组演化，对旧版API的向后兼容（Backwards compatibility），包括用户可以自定义自己的api等。接下来我们看看他么是怎么初始化注册的，这里都是缩减版代码，去掉了其他部分。
[*]api注册入口：
kubernets/pkg/master/master.go
func New(c
*Config)(*Master, error) { m.InstallAPIs(c)
}
2.根据Config往APIGroupsInfo内增加组信息，然后通过InstallAPIGroups进行注册
func (m *Master) InstallAPIs(c *Config) {
if err := m.InstallAPIGroups(apiGroupsInfo); err != nil {
glog.Fatalf("Error in registering group versions:%v", err)
}
}
3.转换为APIGroupVersion这个关键数据结构，然后进行注册
func (s *GenericAPIServer) installAPIGroup(apiGroupInfo *APIGroupInfo) error { apiGroupVersion, err :
= s.getAPIGroupVersion(apiGroupInfo, groupVersion, apiPrefix)if err := apiGroupVersion.InstallREST(s.HandlerContainer); err != nil {return fmt.Errorf("Unable to setup API %v: %v", apiGroupInfo, err) }
}
4.APIGroupVersion 关键数据结构
kubernetes/pkg/apiserver/apiserver.go
type APIGroupVersion struct {
Storagemaprest.Storage
Rootstring
//GroupVersion is the external group version GroupVersion unversioned.GroupVersion
}
5.实际注册的Storage的map如下：
kubernetes/pkg/master/master.go m.v1ResourcesStorage
= maprest.Storage{"pods": podStorage.Pod,"pods/attach": podStorage.Attach,"pods/status": podStorage.Status,"pods/log": podStorage.Log,"pods/exec": podStorage.Exec,"pods/portforward": podStorage.PortForward,"pods/proxy": podStorage.Proxy,"pods/binding": podStorage.Binding,"bindings": podStorage.Binding,
那么，这里的maprest.Storage最后是怎么变成一个具体的API来提供服务的呢？例如这么一个URL:
GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}k8s使用的一个第三方库github.com/emicklei/go-restful，里面提供了一组核心的对象，看例子
数据结构功能在k8s内的位置restful.Container
代表一个http rest服务对象，包括一组restful.WebService
genericapiserver.go - GenericAPIServer.HandlerContainer
restful.WebService
由多个restful.Route组成，处理这些路径下所有的特殊的MIME类型等
api_installer.go - NewWebService()
restful.Route
路径——处理函数映射map
api_installer.go - registerResourceHandlers
[*]实际注册过程
kubernetes/pkg/apiserver/api_installer.go
func (a *APIInstaller) registerResourceHandlers(path string, storage rest.Storage, ws *restful.WebService, proxyHandler http.Handler) (*unversioned.APIResource, error) {
}
最终的API注册过程是在这个函数中完成的，把一个rest.Storage对象转换为实际的getter, lister等处理函数，并和实际的url关联起来。
4.etcd存储的操作(ORM)
上面已经基本厘清了从http请求 -> restful.Route -> rest.Storage这条线路，那rest.Storage仅仅是一个接口，有何德何能，可以真正的操作etcd呢？
https://images2015.cnblogs.com/blog/593225/201611/593225-20161128113422959-1708222387.png
这段也是牵涉到多个文件，但还比较清晰，首先，所有的对象都有增删改查这些操作，如果为Pod单独搞一套，Controller单独搞一套，那代码会非常重复，不可复用，所以存储的关键目录是在这里：
kubernetes/pkg/registry/generic/etcd/etcd.go
这个文件定义了所有的对etcd对象的操作，get,list,create等，但具体的对象是啥，这个文件不关心；etcd客户端地址，这个文件也不关心。这些信息都是在具体的PodStorage对象创建的时候注入的。以Pod为例子，文件在：
kubernetes/pkg/registry/pod/etcd/etcd.go
这里的NewStorage方法，把上述的信息注入了etcd里面去，生成了PodStorage这个对象。
// REST implements a RESTStorage for pods against etcd
type REST struct {
*etcdgeneric.Etcd
proxyTransport http.RoundTripper
}
由于PodStorage.Pod是一个REST类型，而REST类型采用了Go语言的struct匿名内部成员，天然就拥有Get, List等方法。
kubernetes/pkg/apiserver/api_installer.go
最后在这里把PodStorage转换成了Getter对象，并最终注册到ApiGroup里面去。
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