k8s scheduler源码分析

Kubernetes（K8S）是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序部署、扩展和管理，在K8S中，GenericAPIServer是整个集群的核心组件之一，它负责处理来自客户端的RESTful API请求，通过分析K8S源码中的GenericAPIServer，我们可以更好地理解K8S的内部工作原理和设计思想。

1. 获取K8S源码

我们需要从GitHub上克隆K8S的源代码仓库：

git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes.git 

2. 编译K8S源码

进入k8s源码目录，执行以下命令进行编译：

make all 

3. 分析GenericAPIServer的启动过程

在K8S源码中，GenericAPIServer的启动过程主要在`cmd/kube-apiserver/app/server.go`文件中实现，以下是启动过程的简要概述：

– 初始化配置：从配置文件中读取API服务器的配置信息，如监听地址、TLS证书等。

– 注册API资源：将定义好的API资源注册到API组和版本中。

– 创建认证插件：根据配置文件中的认证插件类型，创建相应的认证插件实例。

– 创建授权插件：根据配置文件中的授权插件类型，创建相应的授权插件实例。

– 创建API Server：使用前面注册的API资源、认证插件和授权插件，创建API Server实例。

– 启动HTTP服务：启动一个HTTP服务，监听指定的端口，处理客户端的请求。

4. 分析GenericAPIServer的处理流程

当客户端发起请求时，GenericAPIServer的处理流程如下：

– 解析请求：将客户端发送的HTTP请求解析为Kubernetes API的请求对象。

– 验证请求：使用认证插件对请求进行验证，确保请求来源合法。

– 授权请求：使用授权插件对请求进行授权，确保请求具有访问权限。

– 转换请求：将Kubernetes API的请求对象转换为内部的数据结构。

– 处理请求：根据请求的类型和内容，调用相应的处理函数进行处理。

– 生成响应：将处理结果转换为Kubernetes API的响应对象，并生成HTTP响应。

– 发送响应：将HTTP响应发送回客户端。

5. 分析GenericAPIServer的关键组件

在K8S源码中，GenericAPIServer的关键组件主要包括以下几个部分：

– `pkg/api`：定义了Kubernetes API的资源类型、属性和方法。

– `pkg/apiserver`：实现了Kubernetes API Server的核心功能，如注册API资源、处理请求等。

– `pkg/authentication`：实现了认证插件的接口，用于验证客户端的身份。

– `pkg/authorization`：实现了授权插件的接口，用于检查客户端的访问权限。

– `pkg/endpoints`：定义了Kubernetes API的各种端点（如Pods、Services等）。

– `pkg/registry`：实现了资源的注册和发现功能。

– `pkg/runtime`：提供了运行时支持，如序列化和反序列化等功能。

– `pkg/storage`：实现了资源的存储功能，如etcd、本地磁盘等。

6. 分析GenericAPIServer的性能优化策略

为了提高性能，K8S源码中的GenericAPIServer采用了多种优化策略，如缓存、限流、负载均衡等，以下是一些常见的优化策略：

– 缓存：通过将经常访问的数据缓存在内存中，减少对后端存储系统的访问次数，从而提高性能，对于Pods、Services等资源，API Server会将它们缓存在内存中，以便快速响应客户端的请求。

– 限流：通过限制客户端的并发请求数量，防止系统过载，API Server可以设置每个客户端的最大并发请求数，超过该阈值的请求将被拒绝或延迟处理。

– 负载均衡：通过将请求分发到多个API Server实例上，提高系统的处理能力，K8S可以使用DNS或者硬件负载均衡器来实现负载均衡。

– 异步处理：通过将一些耗时较长的操作（如数据同步、状态更新等）放到后台线程中执行，避免阻塞主线程，提高系统的响应速度，API Server可以将一些批处理操作（如批量删除Pods）放到后台队列中异步处理。

7. 分析GenericAPIServer的安全策略

为了保障系统的安全，K8S源码中的GenericAPIServer采用了多种安全策略，如认证、授权、加密等，以下是一些常见的安全策略：

– 认证：通过验证客户端的身份，确保只有合法的用户才能访问系统资源，API Server可以使用Token认证、OAuth2认证等方式对客户端进行身份验证。

– 授权：通过检查客户端的访问权限，确保只有具有相应权限的用户才能访问特定的资源，API Server可以使用RBAC（Role-Based Access Control）模型来管理用户的权限。