kubelet启动和syncLoop过程源码分析

导读:目前完全专注于云原生的paas平台建设上,为了进一步了解k8s并且方便debug,因此对kubelet的源码进行初步分析和学习。其实网上分析kubelet的文章已经蛮多了,但是不过一遍代码,会给人仅仅背书的印象。这里主要简单梳理kubelet的启动过程和syncLoop过程,kubelet的各个组件可以后面单独分析和整理。

启动过程

kubelet的启动入口函数和其他组件一样,放在cmd/kubelet/kubelet.go下:

func main() {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano())

    command := app.NewKubeletCommand()
    logs.InitLogs()
    defer logs.FlushLogs()

    if err := command.Execute(); err != nil {
        os.Exit(1)
    }
}

通过调用NewKubeletCommand来创建cobra的一个command对象,在该对象Run方法中主要做了三件事:通过传入command的参数和配置文件传入kubelet所需的配置信息,初始化kubeletDeps(指明kubelet所依赖的组件),然后调用Run创建并启动kubelet:

// NewKubeletCommand creates a *cobra.Command object with default parameters
func NewKubeletCommand() *cobra.Command {
...
        Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
...
            // construct a KubeletServer from kubeletFlags and kubeletConfig
            kubeletServer := &options.KubeletServer{
                KubeletFlags:         *kubeletFlags,
                KubeletConfiguration: *kubeletConfig,
            }
...
            // use kubeletServer to construct the default KubeletDeps
            kubeletDeps, err := UnsecuredDependencies(kubeletServer, utilfeature.DefaultFeatureGate)
            if err != nil {
                klog.Fatal(err)
            }
...
            // run the kubelet
            klog.V(5).Infof("KubeletConfiguration: %#v", kubeletServer.KubeletConfiguration)
            if err := Run(kubeletServer, kubeletDeps, utilfeature.DefaultFeatureGate, stopCh); err != nil {
                klog.Fatal(err)
            }
        },
    }
}

Run中仅仅调用了run,所以直接查看run函数,run主要干了以下几件事:

  1. 初始化一下基本配置,包括kubeclient,eventclient,heartbeatclient,ContainerManager...;
  2. 通过PreInitRuntimeService初始化CRI,创建容器和执行kubectl exec的流式Server都是在这里初始化;
  3. 通过RunKubelet初始化kubelet所有依赖的组件,获取docker的配置文件路径,并且运行kubelet;
func run(s *options.KubeletServer, kubeDeps *kubelet.Dependencies, featureGate featuregate.FeatureGate, stopCh <-chan struct{}) (err error) {
...
    err = kubelet.PreInitRuntimeService(&s.KubeletConfiguration,
        kubeDeps, &s.ContainerRuntimeOptions,
        s.ContainerRuntime,
        s.RuntimeCgroups,
        s.RemoteRuntimeEndpoint,
        s.RemoteImageEndpoint,
        s.NonMasqueradeCIDR)
...
    if err := RunKubelet(s, kubeDeps, s.RunOnce); err != nil {
        return err
    }
...         
}

接下来重点说一下RunKubelet,它一个是会通过createAndInitKubelet来实例化一个kubelet(包含各种manager和module的注册),再通过startKubelet通过Kubelet.Run启动kubelet以及其注册的所有manager和module:

func RunKubelet(kubeServer *options.KubeletServer, kubeDeps *kubelet.Dependencies, runOnce bool) error {
...
    k, err := createAndInitKubelet(&kubeServer.KubeletConfiguration,
        kubeDeps,
        &kubeServer.ContainerRuntimeOptions,
        kubeServer.ContainerRuntime,
        kubeServer.HostnameOverride,
        kubeServer.NodeIP,
        kubeServer.ProviderID,
        kubeServer.CloudProvider,
        kubeServer.CertDirectory,
        kubeServer.RootDirectory,
        kubeServer.RegisterNode,
        kubeServer.RegisterWithTaints,
        kubeServer.AllowedUnsafeSysctls,
        kubeServer.ExperimentalMounterPath,
        kubeServer.ExperimentalKernelMemcgNotification,
        kubeServer.ExperimentalCheckNodeCapabilitiesBeforeMount,
        kubeServer.ExperimentalNodeAllocatableIgnoreEvictionThreshold,
        kubeServer.MinimumGCAge,
        kubeServer.MaxPerPodContainerCount,
        kubeServer.MaxContainerCount,
        kubeServer.MasterServiceNamespace,
        kubeServer.RegisterSchedulable,
        kubeServer.KeepTerminatedPodVolumes,
        kubeServer.NodeLabels,
        kubeServer.SeccompProfileRoot,
        kubeServer.BootstrapCheckpointPath,
        kubeServer.NodeStatusMaxImages)
...
        startKubelet(k, podCfg, &kubeServer.KubeletConfiguration, kubeDeps, kubeServer.EnableCAdvisorJSONEndpoints, kubeServer.EnableServer)
...
}

func startKubelet(k kubelet.Bootstrap, podCfg *config.PodConfig, kubeCfg *kubeletconfiginternal.KubeletConfiguration, kubeDeps *kubelet.Dependencies, enableCAdvisorJSONEndpoints, enableServer bool) {
    // start the kubelet
    go wait.Until(func() {
        k.Run(podCfg.Updates())
    }, 0, wait.NeverStop)

    // start the kubelet server
    if enableServer {
        go k.ListenAndServe(net.ParseIP(kubeCfg.Address), uint(kubeCfg.Port), kubeDeps.TLSOptions, kubeDeps.Auth, enableCAdvisorJSONEndpoints, kubeCfg.EnableDebuggingHandlers, kubeCfg.EnableContentionProfiling)

    }
    if kubeCfg.ReadOnlyPort > 0 {
        go k.ListenAndServeReadOnly(net.ParseIP(kubeCfg.Address), uint(kubeCfg.ReadOnlyPort), enableCAdvisorJSONEndpoints)
    }
    if utilfeature.DefaultFeatureGate.Enabled(features.KubeletPodResources) {
        go k.ListenAndServePodResources()
    }
}

// Run starts the kubelet reacting to config updates
func (kl *Kubelet) Run(updates <-chan kubetypes.PodUpdate) {
    if kl.logServer == nil {
        kl.logServer = http.StripPrefix("/logs/", http.FileServer(http.Dir("/var/log/")))
    }
    if kl.kubeClient == nil {
        klog.Warning("No api server defined - no node status update will be sent.")
    }

    // Start the cloud provider sync manager
    if kl.cloudResourceSyncManager != nil {
        go kl.cloudResourceSyncManager.Run(wait.NeverStop)
    }

    if err := kl.initializeModules(); err != nil {
        kl.recorder.Eventf(kl.nodeRef, v1.EventTypeWarning, events.KubeletSetupFailed, err.Error())
        klog.Fatal(err)
    }

    // Start volume manager
    go kl.volumeManager.Run(kl.sourcesReady, wait.NeverStop)

    if kl.kubeClient != nil {
        // Start syncing node status immediately, this may set up things the runtime needs to run.
        go wait.Until(kl.syncNodeStatus, kl.nodeStatusUpdateFrequency, wait.NeverStop)
        go kl.fastStatusUpdateOnce()

        // start syncing lease
        go kl.nodeLeaseController.Run(wait.NeverStop)
    }
    go wait.Until(kl.updateRuntimeUp, 5*time.Second, wait.NeverStop)

    // Set up iptables util rules
    if kl.makeIPTablesUtilChains {
        kl.initNetworkUtil()
    }

    // Start a goroutine responsible for killing pods (that are not properly
    // handled by pod workers).
    go wait.Until(kl.podKiller, 1*time.Second, wait.NeverStop)

    // Start component sync loops.
    kl.statusManager.Start()
    kl.probeManager.Start()

    // Start syncing RuntimeClasses if enabled.
    if kl.runtimeClassManager != nil {
        kl.runtimeClassManager.Start(wait.NeverStop)
    }

    // Start the pod lifecycle event generator.
    kl.pleg.Start()
    kl.syncLoop(updates, kl)
}

syncLoop过程

从Kubelet启动的Kubelet.Run最后一行代码,kl.syncLoop(updates, kl),跳进去我们就可以看到kubelet最核心的syncLoop过程,也就是更新pod消息处理过程。这里就直接画图来解释了。

  1. 用户从http,静态文件以及APIServer对pod的修改通过PodConfigchannel传递到syncLoop
  2. syncLoopsyncLoopIterationPodConfig中取出update的内容,一方面会通过podManger里更新pod状态,另一方面会通过dispatchWork将更新内容通过PodWoker更新pod状态,调用的是syncPod这个接口(由Kubelet.syncPod实现);
  3. syncPod这里通过podStatusChannelchannel更新状态到statusManager, 再patch Status到APIServer;
  4. syncPod一方面通过containerManager更新non-runtime的信息,例如QoS,Cgroup信息;另外一方面通过CRI更新pod的状态(对于更加详细的pod操作过程主要通过研究Dockershim,或者其他shim就可以搞清楚了);
  5. 另外一方面,PLEG会周期(默认1s)通过relist从CRI获取所有pod当前状态并且跟之前状态对比产生Pod的event发送到syncLoop;
syncLoop过程

小结

本文对kubelet的启动过程进行了学习和总结,并且简单介绍了一下pod的消息处理流程。大概清楚了kubelet的代码结构,后面可以针对CRI,CSI以及Device Plugin等内容进行研究。

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