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2022-05-30
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本篇概览
在《你好spring-Cloud-Kubernetes》一文中,对spring-cloud-kubernetes这个SpringCloud官方kubernetes服务框架有了基本了解,今天来小结此框架涉及的关键技术,为后面的深入学习做准备;
概览
总结下来有三个关键知识点需要深入理解:
DiscoveryClient是个接口,对应的实现类是哪个?
discoveryClient.getServices()方法取得了kubernetes的service信息,这背后的机制是什么?java应用是怎样取得所在kubernetes的服务信息的?
kubernetes的service信息存在哪里?如何将这些信息给出去?
接下来我们逐一分析每个知识点;
DiscoveryClient接口的实现类实例从何而来
先来回顾一下上一章的DiscoveryController.java的内容:
@RestController public class DiscoveryController { @Autowired private DiscoveryClient discoveryClient; /** * 探针检查响应类 * @return */ @RequestMapping("/health") public String health() { return "health"; } /** * 返回远程调用的结果 * @return */ @RequestMapping("/getservicedetail") public String getUri( @RequestParam(value = "servicename", defaultValue = "") String servicename) { return "Service [" + servicename + "]'s instance list : " + JSON.toJSONString(discoveryClient.getInstances(servicename)); } /** * 返回发现的所有服务 * @return */ @RequestMapping("/services") public String services() { return this.discoveryClient.getServices().toString() + ", " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()); } }
上述代码中,我们并没有写创建DiscoveryClient实例的代码,discoveryClient从何而来?
这一切,要从DiscoveryController.java所在项目的pom.xml说起;
在pom.xml中,有对spring-cloud-kubernetes框架的依赖配置:
打开spring-cloud-kubernetes-discovery的源码,地址是:https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-kubernetes/tree/master/spring-cloud-kubernetes-discovery ,在这个工程中发现了文件spring.factories:
spring容器启动时,会寻找classpath下所有spring.factories文件(包括jar文件中的),spring.factories中配置的所有类都会实例化,我们在开发springboot时常用到的XXX-starter.jar就用到了这个技术,效果是一旦依赖了某个starter.jar很多功能就在spring初始化时候自动执行了(例如mysql的starter,启动时会连接数据库),关于此技术的详情,请参考以下三篇文章:
《自定义spring boot starter三部曲之一:准备工作》
《自定义spring boot starter三部曲之二:实战开发》
《自定义spring boot starter三部曲之三:源码分析spring.factories加载过程》
spring.factories文件中有两个类:KubernetesDiscoveryClientAutoConfiguration和KubernetesDiscoveryClientConfigClientBootstrapConfiguration都会被实例化;
先看KubernetesDiscoveryClientConfigClientBootstrapConfiguration,很简单的源码,KubernetesAutoConfiguration和KubernetesDiscoveryClientAutoConfiguration这两个类会被实例化:
/** * Bootstrap config for Kubernetes discovery config client. * * @author Zhanwei Wang */ @Configuration @ConditionalOnProperty("spring.cloud.config.discovery.enabled") @Import({ KubernetesAutoConfiguration.class, KubernetesDiscoveryClientAutoConfiguration.class }) public class KubernetesDiscoveryClientConfigClientBootstrapConfiguration { }
在KubernetesAutoConfiguration的源码中,会实例化一个重要的类:DefaultKubernetesClient,如下:
@Bean @ConditionalOnMissingBean public KubernetesClient kubernetesClient(Config config) { return new DefaultKubernetesClient(config); }
再看KubernetesDiscoveryClientAutoConfiguration源码,注意
kubernetesDiscoveryClient
方法,这里面实例化了DiscoveryController所需的DiscoveryClient接口实现,还要重点关注的地方是KubernetesClient参数的值,是上面提到的DefaultKubernetesClient对象:
@Bean @ConditionalOnMissingBean @ConditionalOnProperty(name = "spring.cloud.kubernetes.discovery.enabled", matchIfMissing = true) public KubernetesDiscoveryClient kubernetesDiscoveryClient(KubernetesClient client, KubernetesDiscoveryProperties properties, KubernetesClientServicesFunction kubernetesClientServicesFunction, DefaultIsServicePortSecureResolver isServicePortSecureResolver) { return new KubernetesDiscoveryClient(client, properties, kubernetesClientServicesFunction, isServicePortSecureResolver); }
至此,第一个问题算是弄清楚了:我们编写的DiscoveryController类所需的DiscoveryClient接口实现类是KubernetesDiscoveryClient,用到的是spring规范中的spring.factories
另外有一点很重要,下面要用到的:KubernetesDiscoveryClient有个成员变量是KubernetesClient,该变量的值是DefaultKubernetesClient实例;
接下来看第二个问题;
java应用怎么能取得所在kubernetes的服务信息
看看DiscoveryController是如何获取所在kubernetes的服务信息的:
@RequestMapping("/services") public String services() { return this.discoveryClient.getServices().toString() + ", " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()); }
如上所示,
discoveryClient.getServices()
方法返回了所有kubernetes的服务信息;
discoveryClient对应的类是spring-cloud-kubernetes项目的KubernetesDiscoveryClient.java,看方法:
public List
这段代码的关键在于
this.kubernetesClientServicesFunction.apply(this.client).list()
,先看KubernetesClientServicesFunction实例的初始化过程,在KubernetesDiscoveryClientAutoConfiguration类中:
@Bean public KubernetesClientServicesFunction servicesFunction( KubernetesDiscoveryProperties properties) { if (properties.getServiceLabels().isEmpty()) { return KubernetesClient::services; } return (client) -> client.services().withLabels(properties.getServiceLabels()); }
KubernetesClientServicesFunction是个lambda表达式,用于KubernetesClient的时候,返回KubernetesClient.services()的结果,如果指定了标签过滤,就用指定的标签来做过滤(也就是kubernetes中的标签选择器的效果)
因此,数据来源其实就是上面的
this.client
,调用其services方法的返回结果;
KubernetesDiscoveryClient.getServices方法中的
this.client
是什么呢?分析前面的问题时已经提到过了,就是DefaultKubernetesClient类的实例,所以,此时要去看DefaultKubernetesClient.services方法,发现client是ServiceOperationsImpl实例:
@Override public MixedOperation
接着看ServiceOperationsImpl.java,我们关心的是它的list方法,此方法在父类BaseOperation中找到:
public L list() throws KubernetesClientException { try { HttpUrl.Builder requestUrlBuilder = HttpUrl.get(getNamespacedUrl()).newBuilder(); String labelQueryParam = getLabelQueryParam(); if (Utils.isNotNullOrEmpty(labelQueryParam)) { requestUrlBuilder.addQueryParameter("labelSelector", labelQueryParam); } String fieldQueryString = getFieldQueryParam(); if (Utils.isNotNullOrEmpty(fieldQueryString)) { requestUrlBuilder.addQueryParameter("fieldSelector", fieldQueryString); } Request.Builder requestBuilder = new Request.Builder().get().url(requestUrlBuilder.build()); L answer = handleResponse(requestBuilder, listType); updateApiVersion(answer); return answer; } catch (InterruptedException | ExecutionException | IOException e) { throw KubernetesClientException.launderThrowable(forOperationType("list"), e); } }
展开上面代码的handleResponse方法,可见里面是一次http请求,至于请求的地址,可以展开getNamespacedUrl()方法,里面调用的getRootUrl方法如下:
public URL getRootUrl() { try { if (apiGroup != null) { return new URL(URLUtils.join(config.getMasterUrl().toString(), "apis", apiGroup, apiVersion)); } return new URL(URLUtils.join(config.getMasterUrl().toString(), "api", apiVersion)); } catch (MalformedURLException e) { throw KubernetesClientException.launderThrowable(e); } }
可见最终的地址应该是:
xxxxxx/api/v1
或者
xxxxxx/apis/xx/v1
这样的字符串。
这样的字符串意味着什么呢?
这是访问kubernetes的API Server时用到的URL标准格式
,有关API Server服务的详情请参考官方文档,地址是:https://kubernetes.io/docs/reference/using-api/api-concepts/
如下图,用OperationSupport类的源码和官方文档的URL截图做个对比,大家就一目了然了:
还剩个小问题,上图中,OperationSupport类的成员变量resourceT是什么值?官方文档示例中是"pods",在获取service的时候又该是多少呢?顺着源码一路找下去,找到了类的构造方法,如下所示,第五个参数就是resourceT,这里直接被写死为"services":
public ServiceOperationsImpl(OkHttpClient client, Config config, String apiVersion, String namespace, String name, Boolean cascading, Service item, String resourceVersion, Boolean reloadingFromServer, long gracePeriodSeconds, Map
至此,第二个问题“controller中用到的kubernetes服务数据从何而来"已经清楚了:最终是调用okhttp的newCall方法向kubernetes的API Server发起http请求,获取service资源的数据列表;
接下来,该最后一个问题了;
API Server收到请求后做了什么?
关于API Server如何响应各类http请求,本文只做一些简单的说明,详细信息还请参考官方文档,地址是:https://kubernetes.io/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-apiserver/
如下图所示,在kubernetes环境中,pod、service这些资源的数据都存储在etcd,任何服务想要增删改查etcd的数据,都只能通过向API Server发起RestFul请求的方式来完成,咱们的DiscoveryController类获取所有service也是发请求到API Server,由API Server从etcd中取得service的数据返回给DiscoveryController:
如果您想弄清楚service数据在etcd中如何存储的,可以参考《查看k8s的etcd数据》一文,亲自动手连接etcd查看里面的service内容;
至此,spring-cloud-kubernetes背后的三个关键知识点都已经学习了,下图算是对这些问题的一个小结:
希望以上的分析总结能对您有参考作用,由于对基本原理都已经了解,后面的spring-cloud-kubernetes实战可以更顺畅,也能从原理出发继续深入的分析和学习。
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