Operators zijn als die overijverige collega's die altijd weten wat ze moeten doen. Ze breiden de mogelijkheden van Kubernetes uit, waardoor je het beheer van complexe applicaties kunt automatiseren. Zie ze als je persoonlijke app-oppassers, die de status in de gaten houden, wijzigingen aanbrengen wanneer dat nodig is en ervoor zorgen dat alles soepel verloopt.
Kubernetes Operator SDK: Je Nieuwe Beste Vriend
Nu denk je misschien: "Geweldig, weer een tool om te leren." Maar wacht even! De Kubernetes Operator SDK is als het Zwitserse zakmes van operatorontwikkeling (maar dan veel cooler en minder cliché). Het is een toolkit die het proces van het maken, testen en onderhouden van operators vereenvoudigt.
Met Operator SDK kun je:
- Je operatorproject sneller opzetten dan je "Java Runtime Exception" kunt zeggen
- Standaardcode genereren (want wie heeft daar tijd voor?)
- Je operator testen zonder een cluster op te offeren aan de demogoden
- Je operator eenvoudig verpakken en implementeren
Wanneer Je Eigen Aanpassingen Moet Maken voor Je Java-app
Laten we eerlijk zijn, sommige Java-apps zijn als die ene vriend die in 2023 nog steeds een klaptelefoon gebruikt – ze zijn speciaal en hebben extra aandacht nodig. Je hebt misschien een aangepaste operator nodig wanneer:
- De configuratie van je app complexer is dan je laatste relatie
- Implementatie en updates een PhD in raketwetenschap vereisen
- Je failoverstrategieën nodig hebt die een casino in Vegas jaloers zouden maken
- Het beheren van afhankelijkheden voelt als het hoeden van katten
Aan de Slag: Operator SDK en Java, een Match Made in Kubernetes Heaven
Oké, laten we de mouwen opstropen en aan de slag gaan. Allereerst moeten we onze ontwikkelomgeving opzetten:
Genereer de API voor je Custom Resource:
operator-sdk create api --group=app --version=v1alpha1 --kind=QuarkusApp
Maak een nieuw operatorproject aan:
mkdir quarkus-operator
cd quarkus-operator
operator-sdk init --domain=example.com --repo=github.com/example/quarkus-operator
Installeer Operator SDK (want magie gebeurt niet zonder tools):
# Voor macOS-gebruikers (ervan uitgaande dat je Homebrew hebt)
brew install operator-sdk
# Voor de dappere zielen die Linux gebruiken
curl -LO https://github.com/operator-framework/operator-sdk/releases/latest/download/operator-sdk_linux_amd64
chmod +x operator-sdk_linux_amd64
sudo mv operator-sdk_linux_amd64 /usr/local/bin/operator-sdk
Gefeliciteerd! Je hebt zojuist de basis gelegd voor je Quarkus-appoperator. Het is als het planten van een zaadje, behalve dat dit uitgroeit tot een volwaardig app-beheersysteem.
Je Eigen Operator Maken: Het Leuke Deel
Nu we ons project hebben opgezet, is het tijd om wat echte magie toe te voegen. We maken een Custom Resource Definition (CRD) die de unieke eigenschappen van onze Quarkus-app beschrijft en een controller om de levenscyclus ervan te beheren.
Laten we eerst onze CRD definiëren. Open het bestand api/v1alpha1/quarkusapp_types.go en voeg enkele velden toe:
type QuarkusAppSpec struct {
// VOEG EXTRA SPEC VELDEN TOE
Image string `json:"image"`
Replicas int32 `json:"replicas"`
ConfigMap string `json:"configMap,omitempty"`
}
type QuarkusAppStatus struct {
// VOEG EXTRA STATUSVELD TOE
Nodes []string `json:"nodes"`
}
Nu implementeren we de controllerlogica. Open controllers/quarkusapp_controller.go en voeg wat inhoud toe aan de Reconcile functie:
func (r *QuarkusAppReconciler) Reconcile(ctx context.Context, req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) {
log := r.Log.WithValues("quarkusapp", req.NamespacedName)
// Haal de QuarkusApp-instantie op
quarkusApp := &appv1alpha1.QuarkusApp{}
err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, quarkusApp)
if err != nil {
if errors.IsNotFound(err) {
// Verzoekobject niet gevonden, kan na reconciliatieverzoek zijn verwijderd.
// Retourneer en niet opnieuw in de wachtrij plaatsen
log.Info("QuarkusApp-resource niet gevonden. Negeer omdat object moet worden verwijderd")
return ctrl.Result{}, nil
}
// Fout bij het lezen van het object - plaats het verzoek opnieuw in de wachtrij.
log.Error(err, "Kon QuarkusApp niet ophalen")
return ctrl.Result{}, err
}
// Controleer of de implementatie al bestaat, zo niet, maak een nieuwe aan
found := &appsv1.Deployment{}
err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: quarkusApp.Name, Namespace: quarkusApp.Namespace}, found)
if err != nil && errors.IsNotFound(err) {
// Definieer een nieuwe implementatie
dep := r.deploymentForQuarkusApp(quarkusApp)
log.Info("Een nieuwe implementatie maken", "Deployment.Namespace", dep.Namespace, "Deployment.Name", dep.Name)
err = r.Create(ctx, dep)
if err != nil {
log.Error(err, "Kon nieuwe implementatie niet maken", "Deployment.Namespace", dep.Namespace, "Deployment.Name", dep.Name)
return ctrl.Result{}, err
}
// Implementatie succesvol gemaakt - retourneer en opnieuw in de wachtrij plaatsen
return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
} else if err != nil {
log.Error(err, "Kon implementatie niet ophalen")
return ctrl.Result{}, err
}
// Zorg ervoor dat de implementatiegrootte overeenkomt met de specificatie
size := quarkusApp.Spec.Replicas
if *found.Spec.Replicas != size {
found.Spec.Replicas = &size
err = r.Update(ctx, found)
if err != nil {
log.Error(err, "Kon implementatie niet bijwerken", "Deployment.Namespace", found.Namespace, "Deployment.Name", found.Name)
return ctrl.Result{}, err
}
// Specificatie bijgewerkt - retourneer en opnieuw in de wachtrij plaatsen
return ctrl.Result{Requeue: true}, nil
}
// Werk de status van de QuarkusApp bij met de podnamen
// Lijst de pods op voor de implementatie van deze QuarkusApp
podList := &corev1.PodList{}
listOpts := []client.ListOption{
client.InNamespace(quarkusApp.Namespace),
client.MatchingLabels(labelsForQuarkusApp(quarkusApp.Name)),
}
if err = r.List(ctx, podList, listOpts...); err != nil {
log.Error(err, "Kon pods niet opsommen", "QuarkusApp.Namespace", quarkusApp.Namespace, "QuarkusApp.Name", quarkusApp.Name)
return ctrl.Result{}, err
}
podNames := getPodNames(podList.Items)
// Werk status.Nodes bij indien nodig
if !reflect.DeepEqual(podNames, quarkusApp.Status.Nodes) {
quarkusApp.Status.Nodes = podNames
err := r.Status().Update(ctx, quarkusApp)
if err != nil {
log.Error(err, "Kon QuarkusApp-status niet bijwerken")
return ctrl.Result{}, err
}
}
return ctrl.Result{}, nil
}
Deze controller maakt een implementatie voor onze Quarkus-app, zorgt ervoor dat het aantal replica's overeenkomt met de specificatie en werkt de status bij met de lijst van podnamen.
Je Operator Onverwoestbaar Maken
Nu we een basisoperator hebben, laten we wat superkrachten toevoegen om hem veerkrachtig en zelfherstellend te maken. We implementeren automatische herstel- en schaalstrategieën op basis van de status van de applicatie.
Voeg dit toe aan je controller:
func (r *QuarkusAppReconciler) checkAndHeal(ctx context.Context, quarkusApp *appv1alpha1.QuarkusApp) error {
// Controleer de gezondheid van de pods
podList := &corev1.PodList{}
listOpts := []client.ListOption{
client.InNamespace(quarkusApp.Namespace),
client.MatchingLabels(labelsForQuarkusApp(quarkusApp.Name)),
}
if err := r.List(ctx, podList, listOpts...); err != nil {
return err
}
unhealthyPods := 0
for _, pod := range podList.Items {
if pod.Status.Phase != corev1.PodRunning {
unhealthyPods++
}
}
// Als meer dan 50% van de pods ongezond is, start een rollende herstart
if float32(unhealthyPods)/float32(len(podList.Items)) > 0.5 {
deployment := &appsv1.Deployment{}
err := r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: quarkusApp.Name, Namespace: quarkusApp.Namespace}, deployment)
if err != nil {
return err
}
// Start een rollende herstart door een annotatie bij te werken
if deployment.Spec.Template.Annotations == nil {
deployment.Spec.Template.Annotations = make(map[string]string)
}
deployment.Spec.Template.Annotations["kubectl.kubernetes.io/restartedAt"] = time.Now().Format(time.RFC3339)
err = r.Update(ctx, deployment)
if err != nil {
return err
}
}
return nil
}
Vergeet niet deze functie aan te roepen in je Reconcile loop:
if err := r.checkAndHeal(ctx, quarkusApp); err != nil {
log.Error(err, "Kon QuarkusApp niet genezen")
return ctrl.Result{}, err
}
Updates Automatiseren: Want Wie Heeft Tijd voor Handarbeid?
Laten we wat automatiseringsmagie toevoegen om updates af te handelen. We maken een functie die controleert op nieuwe versies van onze Quarkus-app en een update start wanneer dat nodig is:
func (r *QuarkusAppReconciler) checkAndUpdate(ctx context.Context, quarkusApp *appv1alpha1.QuarkusApp) error {
// In een echte wereld zou je een externe bron controleren voor de nieuwste versie
// Voor dit voorbeeld gebruiken we een annotatie op de CR om een nieuwe versie te simuleren
newVersion, exists := quarkusApp.Annotations["newVersion"]
if !exists {
return nil // Geen nieuwe versie beschikbaar
}
deployment := &appsv1.Deployment{}
err := r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: quarkusApp.Name, Namespace: quarkusApp.Namespace}, deployment)
if err != nil {
return err
}
// Werk de afbeelding bij naar de nieuwe versie
for i, container := range deployment.Spec.Template.Spec.Containers {
if container.Name == quarkusApp.Name {
deployment.Spec.Template.Spec.Containers[i].Image = newVersion
break
}
}
// Werk de implementatie bij
err = r.Update(ctx, deployment)
if err != nil {
return err
}
// Verwijder de annotatie om continue updates te voorkomen
delete(quarkusApp.Annotations, "newVersion")
return r.Update(ctx, quarkusApp)
}
Roep deze functie opnieuw aan in je Reconcile loop:
if err := r.checkAndUpdate(ctx, quarkusApp); err != nil {
log.Error(err, "Kon QuarkusApp niet bijwerken")
return ctrl.Result{}, err
}
Integreren met Externe Bronnen: Want Geen App is een Eiland
De meeste Quarkus-apps moeten communiceren met externe bronnen zoals databases of caches. Laten we wat logica toevoegen om deze afhankelijkheden te beheren:
func (r *QuarkusAppReconciler) ensureDatabaseExists(ctx context.Context, quarkusApp *appv1alpha1.QuarkusApp) error {
// Controleer of een database is gespecificeerd in de CR
if quarkusApp.Spec.Database == "" {
return nil // Geen database nodig
}
// Controleer of de database bestaat
database := &v1alpha1.Database{}
err := r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: quarkusApp.Spec.Database, Namespace: quarkusApp.Namespace}, database)
if err != nil && errors.IsNotFound(err) {
// Database bestaat niet, laten we deze maken
newDB := &v1alpha1.Database{
ObjectMeta: metav1.ObjectMeta{
Name: quarkusApp.Spec.Database,
Namespace: quarkusApp.Namespace,
},
Spec: v1alpha1.DatabaseSpec{
Engine: "postgres",
Version: "12",
},
}
err = r.Create(ctx, newDB)
if err != nil {
return err
}
} else if err != nil {
return err
}
// Database bestaat, zorg ervoor dat onze app de juiste verbindingsinformatie heeft
secret := &corev1.Secret{}
err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: database.Status.CredentialsSecret, Namespace: quarkusApp.Namespace}, secret)
if err != nil {
return err
}
// Werk de omgevingsvariabelen van de Quarkus-app bij met de databaseverbindingsinformatie
deployment := &appsv1.Deployment{}
err = r.Get(ctx, types.NamespacedName{Name: quarkusApp.Name, Namespace: quarkusApp.Namespace}, deployment)
if err != nil {
return err
}
envVars := []corev1.EnvVar{
{
Name: "DB_URL",
Value: fmt.Sprintf("jdbc:postgresql://%s:%d/%s",
database.Status.Host,
database.Status.Port,
database.Status.Database),
},
{
Name: "DB_USER",
ValueFrom: &corev1.EnvVarSource{
SecretKeyRef: &corev1.SecretKeySelector{
LocalObjectReference: corev1.LocalObjectReference{
Name: secret.Name,
},
Key: "username",
},
},
},
{
Name: "DB_PASSWORD",
ValueFrom: &corev1.EnvVarSource{
SecretKeyRef: &corev1.SecretKeySelector{
LocalObjectReference: corev1.LocalObjectReference{
Name: secret.Name,
},
Key: "password",
},
},
},
}
// Werk de omgevingsvariabelen van de implementatie bij
for i, container := range deployment.Spec.Template.Spec.Containers {
if container.Name == quarkusApp.Name {
deployment.Spec.Template.Spec.Containers[i].Env = append(container.Env, envVars...)
break
}
}
return r.Update(ctx, deployment)
}
Vergeet niet deze functie ook in je Reconcile loop aan te roepen!
Monitoring en Logging: Want Blind Vliegen is Geen Pretje
Om onze operator en Quarkus-app in de gaten te houden, laten we wat monitoring- en logmogelijkheden toevoegen. We gebruiken Prometheus voor metrics en integreren met het Kubernetes-loggingsysteem.
Laten we eerst wat metrics aan onze operator toevoegen. Voeg dit toe aan je controller:
var (
reconcileCount = prometheus.NewCounterVec(
prometheus.CounterOpts{
Name: "quarkusapp_reconcile_total",
Help: "Het totale aantal reconciliaties per QuarkusApp",
},
[]string{"quarkusapp"},
)
reconcileErrors = prometheus.NewCounterVec(
prometheus.CounterOpts{
Name: "quarkusapp_reconcile_errors_total",
Help: "Het totale aantal reconciliatiefouten per QuarkusApp",
},
[]string{"quarkusapp"},
)
)
func init() {
metrics.Registry.MustRegister(reconcileCount, reconcileErrors)
}
Werk nu je Reconcile functie bij om deze metrics te gebruiken:
func (r *QuarkusAppReconciler) Reconcile(ctx context.Context, req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) {
log := r.Log.WithValues("quarkusapp", req.NamespacedName)
// Verhoog het reconciliatieaantal
reconcileCount.WithLabelValues(req.NamespacedName.String()).Inc()
// ... rest van je reconciliatielogica ...
if err != nil {
// Verhoog het foutaantal
reconcileErrors.WithLabelValues(req.NamespacedName.String()).Inc()
log.Error(err, "Reconciliatie mislukt")
return ctrl.Result{}, err
}
return ctrl.Result{}, nil
}
Voor logging gebruiken we al de logger van controller-runtime. Laten we wat meer gedetailleerde logging toevoegen:
log.Info("Reconciliatie gestart", "QuarkusApp", quarkusApp.Name)
// ... na controle en genezing ...
log.Info("Gezondheidscontrole voltooid", "OngezondePods", unhealthyPods)
// ... na bijwerken ...
log.Info("Updatecontrole voltooid", "NieuweVersie", newVersion)
// ... na ervoor zorgen dat database bestaat ...
log.Info("Databasecontrole voltooid", "Database", quarkusApp.Spec.Database)
log.Info("Reconciliatie succesvol voltooid", "QuarkusApp", quarkusApp.Name)
Afronding: Je Bent Nu een Kubernetes Operator Tovenaar!
Gefeliciteerd! Je hebt zojuist een aangepaste Kubernetes-operator gemaakt voor je eigenzinnige Quarkus-applicatie. Laten we samenvatten wat we hebben bereikt:
- Een project opgezet met de Kubernetes Operator SDK
- Een Custom Resource Definition gemaakt voor onze Quarkus-app
- Een controller geïmplementeerd om de levenscyclus van de app te beheren
- Zelfherstellende en automatische updatefuncties toegevoegd
- Geïntegreerd met externe bronnen zoals databases
- Monitoring en logging ingesteld voor onze operator
Onthoud, met grote kracht komt grote verantwoordelijkheid. Je aangepaste operator is nu verantwoordelijk voor het beheren van je Quarkus-applicatie, dus zorg ervoor dat je deze grondig test voordat je hem op je productiecluster loslaat.
Terwijl je je reis in de wereld van Kubernetes-operators voortzet, blijf verkennen en experimenteren. De mogelijkheden zijn eindeloos, en wie weet? Misschien creëer je wel het volgende grote ding in cloud-native applicatiebeheer.
Ga nu met vertrouwen opereren, jij magnifieke Kubernetes-tovenaar!
"In de wereld van Kubernetes is de operator de toverstaf, en jij, mijn vriend, bent de tovenaar." - Waarschijnlijk Dumbledore als hij een DevOps-ingenieur was
Veel programmeerplezier, en moge je pods altijd gezond zijn en je clusters voor altijd schaalbaar!