CCM

当前 Cloud Provider 工作原理

• apiserver，kubelet，controller-manager 都配置 cloud provider 选项
• Kubelet
  • 通过 Cloud Provider 接口查询 nodename
  • 向 API Server 注册 Node 时查询 InstanceID、ProviderID、ExternalID 和 Zone 等信息
  • 定期查询 Node 是否新增了 IP 地址
  • 设置无法调度的条件（condition），直到云服务商的路由配置完成
• kube-apiserver
  • 向所有 Node 分发 SSH 密钥以便建立 SSH 隧道
  • PersistentVolumeLabel 负责 PV 标签
  • PersistentVolumeClainResize 动态扩展 PV 的大小
• kube-controller-manager
  • Node 控制器检查 Node 所在 VM 的状态。当 VM 删除后自动从 API Server 中删除该 Node。
  • Volume 控制器向云提供商创建和删除持久化存储卷，并按需要挂载或卸载到指定的 VM 上。
  • Route 控制器给所有已注册的 Nodes 配置云路由。
  • Service 控制器给 LoadBalancer 类型的服务创建负载均衡器并更新服务的外网 IP。

• Kubelet 必须配置 --cloud-provider=external`，并且 `kube-apiserver` 和 `kube-controller-manager` 必须不配置 cloud provider。
• kube-apiserver 的准入控制选项不能包含 PersistentVolumeLabel。
• cloud-controller-manager 独立运行，并开启 InitializerConifguration。
• Kubelet 可以通过 provider-id 选项配置 ExternalID，启动后会自动给 Node 添加 taint node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized=NoSchedule。
• cloud-controller-manager 在收到 Node 注册的事件后再次初始化 Node 配置，添加 zone、类型等信息，并删除上一步 Kubelet 自动创建的 taint。
• 主要逻辑（也就是合并了 kube-apiserver 和 kube-controller-manager 跟云相关的逻辑）
  • Node 控制器检查 Node 所在 VM 的状态。当 VM 删除后自动从 API Server 中删除该 Node。
  • Volume 控制器向云提供商创建和删除持久化存储卷，并按需要挂载或卸载到指定的 VM 上。
  • Route 控制器给所有已注册的 Nodes 配置云路由。
  • Service 控制器给 LoadBalancer 类型的服务创建负载均衡器并更新服务的外网 IP。
  • PersistentVolumeLable 准入控制负责 PV 标签
  • PersistentVolumeClainResize 准入控制动态扩展 PV 大小

如何开发 Cloud Provider 扩展

Kubernetes 的 Cloud Provider 目前正在重构中

• v1.6 添加了独立的 cloud-controller-manager 服务，云提供商可以构建自己的 cloud-controller-manager 而无须修改 Kubernetes 核心代码
• v1.7 和 v1.8 进一步重构 cloud-controller-manager，解耦了 Controller Manager 与 Cloud Controller 的代码逻辑

构建一个新的云提供商的 Cloud Provider 步骤为

• 编写实现 cloudprovider.Interface 的 cloudprovider 代码
• 将该 cloudprovider 链接到 cloud-controller-manager
  • 在 cloud-controller-manager 中导入新的 cloudprovider：import "pkg/new-cloud-provider"
  • 初始化时传入新 cloudprovider 的名字，如 cloudprovider.InitCloudProvider("rancher", s.CloudConfigFile)
• 配置 kube-controller-manager --cloud-provider=external
• 启动 cloud-controller-manager

具体实现方法可以参考 rancher-cloud-controller-manager 和 cloud-controller-manager。

实现自己的CCM也比较简单，举例如下：

package main

import (
    …
    "k8s.io/kubernetes/cmd/cloud-controller-manager/app"
    "k8s.io/kubernetes/cmd/cloud-controller-manager/app/options"

    // （1）初始化原来Cloud Provider的相关逻辑，读取cloud配置、初始化云厂商的Clod SDK。
    _ "k8s.io/cloud-provider-baiducloud/pkg/cloud-provider"
)

func main() {
    goflag.CommandLine.Parse([]string{})
    // (2) 初始化一个默认的CCM配置
    s, _ := options.NewCloudControllerManagerOptions()
    if err != nil {
        glog.Fatalf("unable to initialize command options: %v", err)
    }
    // (3) CCM启动命令
    cmd := &cobra.Command{
        Use: "cloud-controller-manager",
        Long: `The Cloud controller manager is a daemon that embeds the cloud specific control loops shipped with Kubernetes.`,
        Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
            c, err := s.Config()
            if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "%v\n", err)
                os.Exit(1)
            }
            // (4) Run里会运行相关controller loops：CloudNode Controller、PersistentVolumeLabel Controller、Service Controller、Route Controller
            if err := app.Run(c.Complete()); err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "%v\n", err)
                os.Exit(1)
            }
        },
    }
    s.AddFlags(cmd.Flags())
    pflag.CommandLine.SetNormalizeFunc(flag.WordSepNormalizeFunc)
    pflag.CommandLine.AddGoFlagSet(goflag.CommandLine)
    logs.InitLogs()
    defer logs.FlushLogs()
    if err := c.Execute(); err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "%v\n", err)
        os.Exit(1)
    }
}
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5.1 总体要求

    云厂商提供给CCM的API需要有认证鉴权机制，防止恶意行为。
    因为CCM运行在集群内，所以需要RBAC规则去跟kube-apiserver通讯
    CCM为了高可用，可开启选主功能

5.2 k8s相关组件的启动配置变化

将Cloud Provider改为CCM后，相关组件启动的配置需要修改。
5.2.1 kube-controller-manager启动配置变化

不指定cloud-provider。
5.2.2 kube-apiserver启动配置变化

（1）不指定cloud-provider
（2）admission-control中删去PersistentVolumeLabel，因为CCM将接手PersistentVolumeLabel
（3）admission-control中增加Initializers
（4）runtime-config中增加admissionregistration.k8s.io/v1alpha1
5.2.3 kubelet启动配置变化

指定cloud-provider=external，告诉kubelet，在它开始调度工作前，需要被CCM初始化。（node会被打上 Taints:node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized=true:NoSchedule）
5.3 启动CCM举例
5.3.1 启用initializers并添加InitializerConifguration

CCM为了给PV打标签需要：
（1）启用initializers（https://kubernetes.io/docs/reference/access-authn-authz/extensible-admission-controllers/#enable-initializers-alpha-feature）
（2）添加InitializerConifguration：persistent-volume-label-initializer-config.yaml如下：

admin/cloud/pvl-initializer-config.yaml  
kind: InitializerConfiguration
apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1alpha1
metadata:
  name: pvlabel.kubernetes.io
initializers:
  – name: pvlabel.kubernetes.io
    rules:
    – apiGroups:
      – ""
      apiVersions:
      – "*"
      resources:
      – persistentvolumes

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