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【kubebuilder实战之二（初次体验kubebuilder）】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. kubebuilder实战之一：准备工作
2. kubebuilder实战之二：初次体验kubebuilder
3. kubebuilder实战之三：基础知识速览
4. kubebuilder实战之四：operator需求说明和设计
5. kubebuilder实战之五：operator编码
6. kubebuilder实战之六：构建部署运行
7. kubebuilder实战之七：webhook
8. kubebuilder实战之八：知识点小记

本篇概览
本文是《kubebuilder实战》系列的第二篇，前文将kubebuilder环境准备完毕，今天咱们在此环境创建CRD和Controller，再部署到kubernetes环境并且验证是否生效，整篇文章由以下内容组成：

1. 创建API(CRD和Controller)
2. 构建和部署CRD
3. 编译和运行controller
4. 创建CRD对应的实例
5. 删除实例并停止controller
6. 将controller制作成docker镜像
7. 卸载和清理

创建helloworld项目

1. 执行以下命令，创建helloworld项目：

mkdir -p $GOPATH/src/helloworld cd $GOPATH/src/helloworld kubebuilder init --domain com.bolingcavalry

2. 控制台输出类似以下内容：

[root@kubebuilder helloworld]# kubebuilder init --domain com.bolingcavalry Writing scaffold for you to edit... Get controller runtime: $ go get sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0 Update go.mod: $ go mod tidy Running make: $ make /root/gopath/bin/controller-gen object:headerFile="hack/boilerplate.go.txt" paths="./..." go fmt ./... go vet ./... go build -o bin/manager main.go Next: define a resource with: $ kubebuilder create api

3. 等待数分钟后创建完成，在$GOPATH/src/helloworld目录下新增以下内容，可见这是个标准的go module工程：

[root@kubebuilder ~]# tree $GOPATH/src/helloworld /root/gopath/src/helloworld ├── bin │└── manager ├── config │├── certmanager ││├── certificate.yaml ││├── kustomization.yaml ││└── kustomizeconfig.yaml │├── default ││├── kustomization.yaml ││├── manager_auth_proxy_patch.yaml ││├── manager_webhook_patch.yaml ││└── webhookcainjection_patch.yaml │├── manager ││├── kustomization.yaml ││└── manager.yaml │├── prometheus ││├── kustomization.yaml ││└── monitor.yaml │├── rbac ││├── auth_proxy_client_clusterrole.yaml ││├── auth_proxy_role_binding.yaml ││├── auth_proxy_role.yaml ││├── auth_proxy_service.yaml ││├── kustomization.yaml ││├── leader_election_role_binding.yaml ││├── leader_election_role.yaml ││└── role_binding.yaml │└── webhook │├── kustomization.yaml │├── kustomizeconfig.yaml │└── service.yaml ├── Dockerfile ├── go.mod ├── go.sum ├── hack │└── boilerplate.go.txt ├── main.go ├── Makefile └── PROJECT9 directories, 30 files

创建API(CRD和Controller)

1. 接下来要要创建资源相关的内容了，group/version/kind这三部分可以确定资源的唯一身份，命令如下：

cd $GOPATH/src/helloworld kubebuilder create api \ --group webapp \ --version v1 \ --kind Guestbook

2. 控制台会提醒是否创建资源(Create Resource [y/n])，输入y
3. 接下来控制台会提醒是否创建控制器(Create Controller [y/n])，输入y
4. kubebuilder会根据上述命令新增多个文件，如下图红框所示：

文章图片

构建和部署CRD

1. kubebuilder提供的Makefile将构建和部署工作大幅度简化，执行以下命令会将最新构建的CRD部署在kubernetes上：

cd $GOPATH/src/helloworld make install

2. 控制台输出如下内容，提示部署成功：

[root@kubebuilder helloworld]# make install /root/gopath/bin/controller-gen "crd:trivialVersions=true" rbac:roleName=manager-role webhook paths="./..." output:crd:artifacts:config=config/crd/bases kustomize build config/crd | kubectl apply -f - Warning: apiextensions.k8s.io/v1beta1 CustomResourceDefinition is deprecated in v1.16+, unavailable in v1.22+; use apiextensions.k8s.io/v1 CustomResourceDefinition customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/guestbooks.webapp.com.bolingcavalry created

编译和运行controller

1. kubebuilder自动生成的controller源码地址是：$GOPATH/src/helloworld/controllers/guestbook_controller.go ， 内容如下：

package controllersimport ( "context""github.com/go-logr/logr" "k8s.io/apimachinery/pkg/runtime" ctrl "sigs.k8s.io/controller-runtime" "sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/client"webappv1 "helloworld/api/v1" )// GuestbookReconciler reconciles a Guestbook object type GuestbookReconciler struct { client.Client Loglogr.Logger Scheme *runtime.Scheme }// +kubebuilder:rbac:groups=webapp.com.bolingcavalry,resources=guestbooks,verbs=get; list; watch; create; update; patch; delete // +kubebuilder:rbac:groups=webapp.com.bolingcavalry,resources=guestbooks/status,verbs=get; update; patchfunc (r *GuestbookReconciler) Reconcile(req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) { _ = context.Background() _ = r.Log.WithValues("guestbook", req.NamespacedName)// your logic herereturn ctrl.Result{}, nil }func (r *GuestbookReconciler) SetupWithManager(mgr ctrl.Manager) error { return ctrl.NewControllerManagedBy(mgr). For(&webappv1.Guestbook{}). Complete(r) }

2. 本文以体验基本流程为主，不深入研究源码，所以对上面的代码仅做少量修改，用于验证是否能生效，改动如下图红框所示：

文章图片

3. 执行以下命令，会编译并启动刚才修改的controller：

cd $GOPATH/src/helloworld make run

4. 此时控制台输出以下内容，这里要注意，controller是在kubebuilder电脑上运行的，一旦使用Ctrl+c中断控制台，就会导致controller停止：

[root@kubebuilder helloworld]# make run /root/gopath/bin/controller-gen object:headerFile="hack/boilerplate.go.txt" paths="./..." go fmt ./... go vet ./... /root/gopath/bin/controller-gen "crd:trivialVersions=true" rbac:roleName=manager-role webhook paths="./..." output:crd:artifacts:config=config/crd/bases go run ./main.go 2021-01-23T20:58:35.107+0800INFOcontroller-runtime.metricsmetrics server is starting to listen{"addr": ":8080"} 2021-01-23T20:58:35.108+0800INFOsetupstarting manager 2021-01-23T20:58:35.108+0800INFOcontroller-runtime.managerstarting metrics server{"path": "/metrics"} 2021-01-23T20:58:35.108+0800INFOcontroller-runtime.controllerStarting EventSource{"controller": "guestbook", "source": "kind source: /, Kind="} 2021-01-23T20:58:35.208+0800INFOcontroller-runtime.controllerStarting Controller{"controller": "guestbook"} 2021-01-23T20:58:35.209+0800INFOcontroller-runtime.controllerStarting workers{"controller": "guestbook", "worker count": 1}

创建Guestbook资源的实例

1. 现在kubernetes已经部署了Guestbook类型的CRD，而且对应的controller也已正在运行中，可以尝试创建Guestbook类型的实例了(相当于有了pod的定义后，才可以创建pod)；
2. kubebuilder已经自动创建了一个类型的部署文件：$GOPATH/src/helloworld/config/samples/webapp_v1_guestbook.yaml ，内容如下，很简单，接下来咱们就用这个文件来创建Guestbook实例：

apiVersion: webapp.com.bolingcavalry/v1 kind: Guestbook metadata: name: guestbook-sample spec: # Add fields here foo: bar

3. 重新打开一个控制台，登录kubebuilder电脑，执行以下命令即可创建Guestbook类型的实例：

cd $GOPATH/src/helloworld kubectl apply -f config/samples/

4. 如下所示，控制台提示资源创建成功：

[root@kubebuilder helloworld]# kubectl apply -f config/samples/ guestbook.webapp.com.bolingcavalry/guestbook-sample created

5. 用kubectl get命令可以看到实例已经创建：

[root@kubebuilder helloworld]# kubectl get Guestbook NAMEAGE guestbook-sample112s

6. 用命令kubectl edit Guestbook guestbook-sample编辑该实例，修改的内容如下图红框所示：

文章图片

7. 此时去controller所在控制台，可以看到新增和修改的操作都有日志输出，咱们新增的日志都在里面，代码调用栈一目了然：

2021-01-24T09:51:50.418+0800INFOcontrollers.Guestbook1. default/guestbook-sample 2021-01-24T09:51:50.418+0800INFOcontrollers.Guestbook2. goroutine 188 [running]: runtime/debug.Stack(0xc0002a1808, 0xc0002fc600, 0x1b) /root/go/src/runtime/debug/stack.go:24 +0x9f helloworld/controllers.(*GuestbookReconciler).Reconcile(0xc0003c9dd0, 0xc0002d02f9, 0x7, 0xc0002d02e0, 0x10, 0x12f449647b, 0xc000456f30, 0xc000456ea8, 0xc000456ea0) /root/gopath/src/helloworld/controllers/guestbook_controller.go:49 +0x1a9 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).reconcileHandler(0xc00022a480, 0x1430e00, 0xc0003e7560, 0x0) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:256 +0x166 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).processNextWorkItem(0xc00022a480, 0xc000469600) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:232 +0xb0 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).worker(0xc00022a480) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:211 +0x2b k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.JitterUntil.func1(0xc000292980) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:152 +0x5f k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.JitterUntil(0xc000292980, 0x3b9aca00, 0x0, 0x1609101, 0xc000102480) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:153 +0x105 k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.Until(0xc000292980, 0x3b9aca00, 0xc000102480) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:88 +0x4d created by sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).Start.func1 /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:193 +0x32d2021-01-24T09:51:50.418+0800DEBUGcontroller-runtime.controllerSuccessfully Reconciled{"controller": "guestbook", "request": "default/guestbook-sample"}2021-01-24T09:52:33.632+0800INFOcontrollers.Guestbook1. default/guestbook-sample 2021-01-24T09:52:33.633+0800INFOcontrollers.Guestbook2. goroutine 188 [running]: runtime/debug.Stack(0xc0002a1808, 0xc0003fa5e0, 0x1b) /root/go/src/runtime/debug/stack.go:24 +0x9f helloworld/controllers.(*GuestbookReconciler).Reconcile(0xc0003c9dd0, 0xc0002d02f9, 0x7, 0xc0002d02e0, 0x10, 0x1d0410fe42, 0xc000456f30, 0xc000456ea8, 0xc000456ea0) /root/gopath/src/helloworld/controllers/guestbook_controller.go:49 +0x1a9 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).reconcileHandler(0xc00022a480, 0x1430e00, 0xc0003d24c0, 0x0) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:256 +0x166 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).processNextWorkItem(0xc00022a480, 0xc000469600) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:232 +0xb0 sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).worker(0xc00022a480) /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:211 +0x2b k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.JitterUntil.func1(0xc000292980) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:152 +0x5f k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.JitterUntil(0xc000292980, 0x3b9aca00, 0x0, 0x1609101, 0xc000102480) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:153 +0x105 k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait.Until(0xc000292980, 0x3b9aca00, 0xc000102480) /root/gopath/pkg/mod/k8s.io/apimachinery@v0.17.2/pkg/util/wait/wait.go:88 +0x4d created by sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/internal/controller.(*Controller).Start.func1 /root/gopath/pkg/mod/sigs.k8s.io/controller-runtime@v0.5.0/pkg/internal/controller/controller.go:193 +0x32d2021-01-24T09:52:33.633+0800DEBUGcontroller-runtime.controllerSuccessfully Reconciled{"controller": "guestbook", "request": "default/guestbook-sample"}

删除实例并停止controller

1. 不再需要Guestbook实例的时候，执行以下命令即可删除：

cd $GOPATH/src/helloworld kubectl delete -f config/samples/

2. 不再需要controller的时候，去它的控制台使用Ctrl+c中断即可；

将controller制作成docker镜像

1. 至此，咱们已经体验过了kubebuilder的基本功能，不过实际生产环境中controller一般都会运行在kubernetes环境内，像上面这种运行在kubernetes之外的方式就不合适了，咱们来试试将其做成docker镜像然后在kubernetes环境运行；
2. 这里有个要求，就是您要有个kubernetes可以访问的镜像仓库，例如局域网内的Harbor，或者公共的hub.docker.com，我这为了操作方便选择了hub.docker.com，使用它的前提是拥有hub.docker.com的注册帐号；
3. 在kubebuilder电脑上，打开一个控制台，执行docker login命令登录，根据提示输入hub.docker.com的帐号和密码，这样就可以在当前控制台上执行docker push命令将镜像推送到hub.docker.com上了（这个网站的网络很差，可能要登录好几次才能成功）；
4. 执行以下命令构建docker镜像并推送到hub.docker.com，镜像名为bolingcavalry/guestbook:002：

cd $GOPATH/src/helloworld make docker-build docker-push IMG=bolingcavalry/guestbook:002

5. hub.docker.com的网络状况不是一般的差，kubebuilder电脑上的docker一定要设置镜像加速，上述命令如果遭遇超时失败，请重试几次，此外，构建过程中还会下载诸多go模块的依赖，也需要您耐心等待，也很容易遇到网络问题，需要多次重试，所以，最好是使用局域网内搭建的Habor服务；
6. 最终，命令执行成功后输出如下：

[root@kubebuilder helloworld]# make docker-build docker-push IMG=bolingcavalry/guestbook:002 /root/gopath/bin/controller-gen object:headerFile="hack/boilerplate.go.txt" paths="./..." go fmt ./... go vet ./... /root/gopath/bin/controller-gen "crd:trivialVersions=true" rbac:roleName=manager-role webhook paths="./..." output:crd:artifacts:config=config/crd/bases go test ./... -coverprofile cover.out ?helloworld[no test files] ?helloworld/api/v1[no test files] okhelloworld/controllers8.604scoverage: 0.0% of statements docker build . -t bolingcavalry/guestbook:002 Sending build context to Docker daemon40.27MB Step 1/14 : FROM golang:1.13 as builder ---> d6f3656320fe Step 2/14 : WORKDIR /workspace ---> Using cache ---> 83d05ead1041 Step 3/14 : COPY go.mod go.mod ---> Using cache ---> ae3e15a529f4 Step 4/14 : COPY go.sum go.sum ---> Using cache ---> 082223532ccc Step 5/14 : RUN go mod download ---> Using cache ---> bcdcfa1d65ca Step 6/14 : COPY main.go main.go ---> Using cache ---> 81d6a629ca98 Step 7/14 : COPY api/ api/ ---> Using cache ---> 75f99b174e97 Step 8/14 : COPY controllers/ controllers/ ---> b130d9f47903 Step 9/14 : RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 GO111MODULE=on go build -a -o manager main.go ---> Running in 768880aca19f Removing intermediate container 768880aca19f ---> bb4a494d3b43 Step 10/14 : FROM gcr.io/distroless/static:nonroot ---> 947e6f3ed7c1 Step 11/14 : WORKDIR / ---> Using cache ---> 22cc43cef8fb Step 12/14 : COPY --from=builder /workspace/manager . ---> 2137778f22c0 Step 13/14 : USER nonroot:nonroot ---> Running in 18295673073d Removing intermediate container 18295673073d ---> f7545379ab1f Step 14/14 : ENTRYPOINT ["/manager"] ---> Running in 550c47dd61dc Removing intermediate container 550c47dd61dc ---> 31cb31a6b03f Successfully built 31cb31a6b03f Successfully tagged bolingcavalry/guestbook:002 docker push bolingcavalry/guestbook:002 The push refers to repository [docker.io/bolingcavalry/guestbook] 99035107a955: Pushed 728501c5607d: Layer already exists 002: digest: sha256:54f8ec88511cce5b04c5d65cc15e0f7a7b4a8afb6b235904a638bff79e3c5784 size: 739

7. 去hub.docker.com网站看看，如下图，新镜像已经上传，这样只要任何机器只要能上网就能pull此镜像到本地使用了：

文章图片

8. 镜像准备好之后，执行以下命令即可在kubernetes环境部署controller：

cd $GOPATH/src/helloworld make deploy IMG=bolingcavalry/guestbook:002

9. 控制台会提示各类资源被创建（rbac居多）：

[root@kubebuilder ~]# cd $GOPATH/src/helloworld [root@kubebuilder helloworld]# make deploy IMG=bolingcavalry/guestbook:002 /root/gopath/bin/controller-gen "crd:trivialVersions=true" rbac:roleName=manager-role webhook paths="./..." output:crd:artifacts:config=config/crd/bases cd config/manager && kustomize edit set image controller=bolingcavalry/guestbook:002 kustomize build config/default | kubectl apply -f - namespace/helloworld-system created Warning: apiextensions.k8s.io/v1beta1 CustomResourceDefinition is deprecated in v1.16+, unavailable in v1.22+; use apiextensions.k8s.io/v1 CustomResourceDefinition customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/guestbooks.webapp.com.bolingcavalry configured role.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-leader-election-role created clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-manager-role created clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-proxy-role created Warning: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1 ClusterRole is deprecated in v1.17+, unavailable in v1.22+; use rbac.authorization.k8s.io/v1 ClusterRole clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-metrics-reader created rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-leader-election-rolebinding created clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-manager-rolebinding created clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/helloworld-proxy-rolebinding created service/helloworld-controller-manager-metrics-service created deployment.apps/helloworld-controller-manager created

10. 此时去看kubernetes环境的pod，发现确实已经新增了controller，如下图红框：

文章图片

11.细心的您应该会发现上图黄框中显示这个pod实际上有两个容器，用kubectl describe命令细看，分别是kube-rbac-proxy和manager，如下图：

文章图片

11. 由于有两个容器，那么查看日志时就要指定其中一个了，咱们的controller对应的是manager容器，因此查看日志的命令是：

kubectl logs -f \ helloworld-controller-manager-689d4b6f5b-h9pzg \ -n helloworld-system \ -c manager

12. 再次创建Guestbook资源的实例，依旧是kubectl apply -f config/samples/命令，再去看manager容器的日志，可见咱们修改的内容已经打印出来了：

文章图片

卸载和清理

• 体验完毕后，如果想把前面创建的资源和CRD全部清理掉，可以执行以下命令：

cd $GOPATH/src/helloworld make uninstall

• 至此，通过kubebuilder创建Operator相关资源的基本流程，咱们已经体验过一遍了，本篇以熟悉工具和流程为主，并未体验到Operator实质性的强大功能，这些都留待后面的章节吧，咱们逐步深入学习实践；

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