Kubernetes operator 前置知识篇

云原生学习路线导航页（持续更新中）

本文是 Kubernetes operator学习系列的前置知识篇，帮助大家对 Operator 进行初步了解
Kubernetes operator学习系列快捷链接
Kubernetes operator 前置知识篇
Kubernetes operator（一）client-go篇
Kubernetes operator（二）CRD篇
Kubernetes operator（三）code-generator 篇
Kubernetes operator（四）controller-tools 篇
Kubernetes operator（五）api 和 apimachinery 篇
Kubernetes operator（六）CRD控制器开发实战篇
Kubernetes operator（七） kubebuilder 的安装及简单使用篇
Kubernetes operator（八） controller-runtime 篇

1.Operator模式学习

1.1.Operator是什么

Operator 是遵循 Kubernetes 的设计理念的一种扩展模式，它强调利用定制 CR资源去管理应用及其组件。
Operator 通过 将应用程序的运维知识转化为可编程的代码，使我们能够定义和管理应用程序的整个生命周期，包括安装、配置、扩展、监控和升级等方面，进而以自动化的方式管理和运维复杂的应用程序。
一个Operator，主要包括两部分：自定义资源（Custom Resource） 和 控制器（Controller）
Operator核心原理是 声明式配置和状态驱动。您可以定义自定义资源的规范（Spec）和状态（Status），Operator会根据这些定义来自动化地管理应用程序。它可以监测资源的变化，识别和处理故障，以及根据配置和策略自动扩展应用程序。

1.2.开发一个Kubernetes Operator的步骤

定义自定义资源
- 使用Kubernetes的自定义资源定义语言（CRD），定义一个自定义资源来描述您的应用程序。
- 除了必备的TypeMeta、ObjectMeta，CRD中还应包含资源规范Spec 和资源状态Status 字段。
创建Operator
- 编写一个自定义的控制器（Controller），用于监控和处理您定义的CR。
- 当用户创建或修改CR时，Controller 能够获取到用户修改后的CR，并根据CR中Metadata、Spec等字段的变化，执行必要的操作，处理完后还要将CR的状态信息写入Status字段中，供用户查看。
部署Operator
- 部署Operator包括两部分：安装CRD，部署Controller
- 安装CRD：将CRD应用到集群中，使kubernetes集群能够识别到该资源
- 部署Controller：Controller 通常会在control plane之外运行，就像运行任何容器化的应用程序一样。例如，将controller打包成镜像，以 Deployment 运行。
创建和管理自定义资源实例
- 使用 kubectl 或编写yaml 创建CR的实例
- 使用 kubectl 或其他kubernetes客户端工具管理CR

1.3.Operator开发与语言无关

你可以使用任何语言、任何运行时，开发Operator，只要能够作为kubernetes的客户端就行
下面列举一些库/框架，可以用于开发Operator
- Charmed Operator Framework
- Java Operator SDK
- Kopf (Kubernetes Operator Pythonic Framework)
- kube-rs (Rust)
- kubebuilder
- KubeOps (.NET operator SDK)
- KUDO (Kubernetes Universal Declarative Operator)
- Mast
- Metacontroller along with WebHooks that you implement yourself
- Operator Framework
- shell-operator