k8s-Informer概要解析(2)

Client-go 主要用在 k8s 控制器中

什么是 k8s Informer

Informer 负责与 kubernetes APIServer 进行 Watch 操作，Watch 的资源，可以是 kubernetes 内置资源对象，也可以 CRD。

Informer 是一个带有本地缓存以及索引机制的核心工具包，当请求为查询操作的时候，会优先从本地缓存内存去查询数据，而 创建、更新、删除这类操作，则会根据事件通知写入队列 DeltaFIFO 中，同时对应的事件处理过后，更新本地缓存，使得本地缓存与 ETCD 的数据保持一致性。

Informer 内部主要组件

• Reflector：使用 List-Watch 来保证本地缓存数据的准确性和顺序一致性。List 从 k8s APIServer 中获取该资源的所有实例，得到最新的 ResourceVersion，然后使用 Watch 方法监听该方法resourceVersion之后的所有变化，如果发现对象的实例有如：Added、Updated、Deleted 动作，Reflector 收到”事件通知“，并利用反射机制将监听的结果实例化成具体的对象，然后将资源对象的变化事件存到本地队列 DeltaFIFO 中。
• DeltaFIFO：是一个增量的队列，记录了资源变化过程，Reflector 就相当于队列的生产者。这个组件可以拆分为两个部分来理解。FIFO 就是一个队列，拥有队列基本操作方法如ADD、UPDATE、DELETE、LIST、POP及CLOSE等，而Delta是一个资源对象存储，保存存储对象的消息类型如 Added、Updated及Deleted 等。
• LocalStore（Indexer）：Informer 不断从 DeltaFIFO 中读取增量。如果遇到事件类型是 Added操作，那么 Informer 会把这个增量对象保持到本地缓存里头，并且还为它创建索引；如果遇到类型为 Deleted 操作，那么 Informer 会在本地缓存删除该对象。此外，LocalStore 不仅用来存储资源对象，而且还自带索引功能的本地存储，LocalStore（Indexer） 与 Etcd 中的数据是完全一致的，当要查询 （Get 或 List）k8s 对象时，可直接请求 LocalStore，这样就减少 Kubernetes APIServer 的资源交互压力。
• Workqueue：DeltaFIFO 在同步完 LocalStore 后，会 Pop 这个事件到 Controller 中， Controller 会调用事先注册的 ResourceEventHandler 回调函数（如 OnAdd、OnUpdate、 OnDelete）进行处理， 回调函数处理得到的 obj-key放入 Workqueue 中，供 Worker 中的业务逻辑处理。

List-Watch

List-Watch 机制是 k8s 中的异步消息通知机制，通过它能有效的确保了消息的实时性、顺序性及可靠性。

List-Watch 分为两个部门：

• List 负责调用资源对应的 k8s APIServer 的 RESTful API 获取全局数据列表，并且同步到（本地缓存中）DeltaFIFO。

• Watch 负责监听资源的变化，并调用相应事件处理函数进行处理，同时维护更新本地缓存，使得本地队列与 Etcd 总数据保持一致。

List 是基于 HTTP 中的短链接实现，Watch 则是基于 HTTP 长链接实现的，Watch 使用长链接方式是为了减轻 k8s APIServer 的访问压力。

Reflector

Reflector 是client-go 中用来监听指定资源的组件，当资源发生变化的时候如ADDED、UPDATE及DELETE操作时，会以事件的形式存入本地队列，然后有对应的方法处理。

在 Reflector 中，核心的部分分别是 List-Watch，其他功能基本都是围绕它来搞的。

在实例化 Reflector 的过程中，其中有ListerWatcher的接口对象，这个结构体对象有两个方法，分别是List和Watch这两个方法实现List-Watch功能。

Reflector 核心逻辑：

• List：调用List方法获取资源全部列表数据，转换为资源对象列表，然后保存到本地缓存中，

• 定时同步：定时器定时触发同步机制，定时更新缓存数据，在Reflector结构体对象中，是可以配置定时同步的周期时间的。

• Watch：监听资源的变化，并且调用对应的事件处理函数来处理

Reflector 组件对于数据更新同步，都是基于 ResourceVersion 来进行，每个资源对象都会有 ResourceVersion 这个属性，当数据发生变化时候 ResourceVersion 也会将以递增的形式更新，这样就确保事件的更新顺序了。

DeltaFIFO

DeltaFIFO 是一个增量的本地队列，记录资源对象的变化过程。它生产者是 Reflector 组件，将监听到的对象，同步到 DeltaFIFO中。

• FIFO 是一个先进先出的本地队列，负责接收 Reflector 传递过来的事件，并将其按照顺序存储，然后等待事件的处理，若同时出现多个相同的事件，则会被处理一次。FIFO 是队列那么它也会拥有队列相关操作的方法，可以通过 Queue 这个接口对象来实现队列需求的方法的，同时还根据需要扩展一些其他的方法如Pop，AddIfNotPresent等。

• Delta 是一个资源对象的存储，有两个属性分别是 Type 和 Object

  • Type 表示这个事件类型，如Added表示增量，Update 表示更新等

  • Object 是一个接口类型，它表示k8s 资源对象如Pod和Service等。

总结：

Reflector 的主要作用是通过 Kubernetes Watch API 监听某种 resource 下的所有事件；DeltaFIFO 和 LocalStore 是 Informer 的两级缓存；Lister 主要是被调用 List/Get 方法；Processor 中记录了所有的回调函数实例(即 ResourceEventHandler 实例)，并负责触发这些函数。

• https://github.com/cloudnativeto/sig-kubernetes/issues/11