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Kubernetes 云管理控制器

FEATURE STATE: Kubernetes v1.18 [beta]

Kubernetes v1.6 包含一个新的二进制文件，叫做 cloud-controller-manager。cloud-controller-manager 是一个嵌入了特定云服务控制循环逻辑的守护进程。这些特定云服务控制循环逻辑最初存在于 kube-controller-manager 中。由于云服务提供商开发和发布的速度与 Kubernetes 项目不同，将服务提供商专用代码从 cloud-controller-manager 二进制中抽象出来有助于云服务厂商在 Kubernetes 核心代码之外独立进行开发。

cloud-controller-manager 可以被链接到任何满足 cloudprovider.Interface 约束的云服务提供商。为了兼容旧版本，Kubernetes 核心项目中提供的 cloud-controller-manager 使用和 kube-controller-manager 相同的云服务类库。已经在 Kubernetes 核心项目中支持的云服务提供商预计将通过使用 in-tree 的 cloud-controller-manager 过渡到 Kubernetes 核心之外。在将来的 Kubernetes 发布中，所有的云管理控制器将在 Kubernetes 核心项目之外，由 sig 领导者或者云服务厂商进行开发。

管理

需求

每个云服务都有一套各自的需求用于系统平台的集成，这不应与运行 kube-controller-manager 的需求有太大差异。作为经验法则，你需要：

  • 云服务认证 / 授权：您的云服务可能需要使用令牌或者 IAM 规则以允许对其 API 的访问
  • kubernetes 认证 / 授权：cloud-controller-manager 可能需要 RBAC 规则以访问 kubernetes apiserver
  • 高可用：类似于 kube-controller-manager，您可能希望通过主节点选举（默认开启）配置一个高可用的云管理控制器。

运行云管理控制器

您需要对集群配置做适当的修改以成功地运行云管理控制器：

  • 一定不要为 kube-apiserver 和 kube-controller-manager 指定 --cloud-provider 标志。这将保证它们不会运行任何云服务专用循环逻辑，这将会由云管理控制器运行。未来这个标记将被废弃并去除。
  • kubelet 必须使用 --cloud-provider=external 运行。这是为了保证让 kubelet 知道在执行任何任务前，它必须被云管理控制器初始化。

请记住，设置群集使用云管理控制器将用多种方式更改群集行为：

  • 指定了 --cloud-provider=external 的 kubelet 将被添加一个 node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized 的污点，导致其在初始化过程中不可调度（NoSchedule）。这将标记该节点在能够正常调度前，需要外部的控制器进行二次初始化。请注意，如果云管理控制器不可用，集群中的新节点会一直处于不可调度的状态。这个污点很重要，因为调度器可能需要关于节点的云服务特定的信息，比如他们的区域或类型（high cpu, gpu, high memory, spot instance 等）。
  • 集群中节点的云服务信息将不再能够从本地元数据中获取，取而代之的是所有获取节点信息的 API 调用都将通过云管理控制器。这意味着你可以通过限制到 kubelet 云服务 API 的访问来提升安全性。在更大的集群中您可能需要考虑云管理控制器是否会遇到速率限制，因为它现在负责集群中几乎所有到云服务的 API 调用。

对于 v1.8 版本，云管理控制器可以实现：

  • node 控制器 - 负责使用云服务 API 更新 kubernetes 节点并删除在云服务上已经删除的 kubernetes 节点。
  • service 控制器 - 负责在云服务上为类型为 LoadBalancer 的 service 提供负载均衡器。
  • route 控制器 - 负责在云服务上配置网络路由。
  • 如果您使用的是 out-of-tree 提供商，请按需实现其余任意特性。

示例

如果当前 Kubernetes 内核支持您使用的云服务，并且想要采用云管理控制器，请参见 kubernetes 内核中的云管理控制器。

对于不在 Kubernetes 内核中的云管理控制器，您可以在云服务厂商或 sig 领导者的源中找到对应的项目。

对于已经存在于 Kubernetes 内核中的提供商，您可以在集群中将 in-tree 云管理控制器作为守护进程运行。请使用如下指南：

admin/cloud/ccm-example.yaml 
# This is an example of how to setup cloud-controller-manger as a Daemonset in your cluster.
# It assumes that your masters can run pods and has the role node-role.kubernetes.io/master
# Note that this Daemonset will not work straight out of the box for your cloud, this is
# meant to be a guideline.

---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: cloud-controller-manager
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:cloud-controller-manager
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: cloud-controller-manager
  namespace: kube-system
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    k8s-app: cloud-controller-manager
  name: cloud-controller-manager
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: cloud-controller-manager
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: cloud-controller-manager
    spec:
      serviceAccountName: cloud-controller-manager
      containers:
      - name: cloud-controller-manager
        # for in-tree providers we use k8s.gcr.io/cloud-controller-manager
        # this can be replaced with any other image for out-of-tree providers
        image: k8s.gcr.io/cloud-controller-manager:v1.8.0
        command:
        - /usr/local/bin/cloud-controller-manager
        - --cloud-provider=[YOUR_CLOUD_PROVIDER]  # Add your own cloud provider here!
        - --leader-elect=true
        - --use-service-account-credentials
        # these flags will vary for every cloud provider
        - --allocate-node-cidrs=true
        - --configure-cloud-routes=true
        - --cluster-cidr=172.17.0.0/16
      tolerations:
      # this is required so CCM can bootstrap itself
      - key: node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized
        value: "true"
        effect: NoSchedule
      # this is to have the daemonset runnable on master nodes
      # the taint may vary depending on your cluster setup
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        effect: NoSchedule
      # this is to restrict CCM to only run on master nodes
      # the node selector may vary depending on your cluster setup
      nodeSelector:
        node-role.kubernetes.io/master: ""

限制

运行云管理控制器会有一些可能的限制。虽然以后的版本将处理这些限制，但是知道这些生产负载的限制很重要。

对 Volume 的支持

云管理控制器未实现 kube-controller-manager 中的任何 volume 控制器，因为和 volume 的集成还需要与 kubelet 协作。由于我们引入了 CSI (容器存储接口，container storage interface) 并对弹性 volume 插件添加了更强大的支持，云管理控制器将添加必要的支持，以使云服务同 volume 更好的集成。请在 这里 了解更多关于 out-of-tree CSI volume 插件的信息。

可扩展性

在以前为云服务提供商提供的架构中，我们依赖 kubelet 的本地元数据服务来获取关于它本身的节点信息。通过这个新的架构，现在我们完全依赖云管理控制器来获取所有节点的信息。对于非常大的集群，您需要考虑可能的瓶颈，例如资源需求和 API 速率限制。

鸡和蛋的问题

云管理控制器的目标是将云服务特性的开发从 Kubernetes 核心项目中解耦。不幸的是，Kubernetes 项目的许多方面都假设云服务提供商的特性同项目紧密结合。因此，这种新架构的采用可能导致某些场景下，当一个请求需要从云服务提供商获取信息时，在该请求没有完成的情况下云管理控制器不能返回那些信息。

Kubelet 中的 TLS 引导特性是一个很好的例子。目前，TLS 引导认为 Kubelet 有能力从云提供商（或本地元数据服务）获取所有的地址类型（私有、公用等），但在被初始化之前，云管理控制器不能设置节点地址类型，而这需要 kubelet 拥有 TLS 证书以和 apiserver 通信。

随着这种措施的演进，将来的发行版中将作出改变来解决这些问题。

开发自己的云管理控制器

要构建和开发您自己的云管理控制器，请阅读 开发云管理控制器 文档。