从client-go源码看watchlist

背景

informer的list-watch中的list以及普通的list请求如果比较多的场景会对kube-apiserver的内存有较大的瞬时压力,甚至会oom,从而降低稳定性
引入watchlist可以list的请求走watch的方式,称为watchlist,内存开销更稳定

场景

list

简单总结

通过给list的options中设置一些参数,让list请求走watch的方式,称为watchlist,直到收到bookmark事件则watchlist结束

源码

util/watchlist/watch_list.go中

func PrepareWatchListOptionsFromListOptions(listOptions metav1.ListOptions) (metav1.ListOptions, bool, error) {
    判断是否开启watchlistclient特性
    if !clientfeatures.FeatureGates().Enabled(clientfeatures.WatchListClient) {
        return metav1.ListOptions{}, false, nil
    }
    ...
    options中不能设置limit>0同时resourceVersion不为0
    if listOptions.Limit > 0 && listOptions.ResourceVersion != "0" {
        return metav1.ListOptions{}, false, nil
    }
    ...
    resourceVersionMatch不能为exact
    if listOptions.ResourceVersionMatch == metav1.ResourceVersionMatchExact {
        return metav1.ListOptions{}, false, nil
    }
    ...
    设置resourceVersionMatch为notOlderThan
    watchListOptions.ResourceVersionMatch = metav1.ResourceVersionMatchNotOlderThan
    设置options watch为true
    watchListOptions.Watch = true
    设置AllowWatchBookmarks为true
    watchListOptions.AllowWatchBookmarks = true
    设置SendInitialEvents为true
    watchListOptions.SendInitialEvents = ptr.To(true)
    ...
    返回最终应该使用的options
    return watchListOptions, true, nil
}

gentype/type.go中

func (l *alsoLister[T, L]) List(ctx context.Context, opts metav1.ListOptions) (L, error) {
    if watchListOptions, hasWatchListOptionsPrepared, watchListOptionsErr := watchlist.PrepareWatchListOptionsFromListOptions(opts); watchListOptionsErr != nil {
        ...
    } else if hasWatchListOptionsPrepared {
        满足watchlist条件则使用watchlist
        result, err := l.watchList(ctx, watchListOptions)
        if err == nil {
            consistencydetector.CheckWatchListFromCacheDataConsistencyIfRequested(ctx, "watchlist request for "+l.client.resource, l.list, opts, result)
            return result, nil
        }
        klog.Warningf("The watchlist request for %s ended with an error, falling back to the standard LIST semantics, err = %v", l.client.resource, err)
    }
    result, err := l.list(ctx, opts)
    if err == nil {
        consistencydetector.CheckListFromCacheDataConsistencyIfRequested(ctx, "list request for "+l.client.resource, l.list, opts, result)
    }
    return result, err
}


func (l *alsoLister[T, L]) watchList(ctx context.Context, opts metav1.ListOptions) (result L, err error) {
    ...
    result = l.newList()
    使用watchlist
    err = l.client.client.Get().
        UseProtobufAsDefaultIfPreferred(l.client.prefersProtobuf).
        NamespaceIfScoped(l.client.namespace, l.client.namespace != "").
        Resource(l.client.resource).
        VersionedParams(&opts, l.client.parameterCodec).
        Timeout(timeout).
        WatchList(ctx).
        Into(result)
    ...
}

rest/request.go中

func (r *Request) WatchList(ctx context.Context) WatchListResult {
    ...
    如果未开启watchlistclient特性则报错
    if !clientfeatures.FeatureGates().Enabled(clientfeatures.WatchListClient) {
        return WatchListResult{err: fmt.Errorf("%q feature gate is not enabled", clientfeatures.WatchListClient)}
    }
    发送watchlist请求
    w, d, err := r.watchInternal(ctx)
    ...
    处理watchlist响应
    return r.handleWatchList(ctx, w, d)
}

func (r *Request) watchInternal(ctx context.Context) (watch.Interface, runtime.Decoder, error) {
}

func (r *Request) handleWatchList(ctx context.Context, w watch.Interface, negotiatedObjectDecoder runtime.Decoder) WatchListResult {

}

informer

简单总结

informer的list-watch中的list操作改为使用watch(而不是一次性list所有数据)来完成,称为watchlist,直到收到bookmark事件则watchlist结束

源码

tools/cache/reflector.go中

func NewReflectorWithOptions(lw ListerWatcher, expectedType interface{}, store Store, options ReflectorOptions) *Reflector {
    ...
    if r.UseWatchList == nil {
    如果开启了watchlistclient特性则设置为true
        r.UseWatchList = ptr.To(clientfeatures.FeatureGates().Enabled(clientfeatures.WatchListClient))
    }
    ...
}


func (r *Reflector) ListAndWatchWithContext(ctx context.Context) error {
    ...
    是否使用watchlist
    useWatchList := ptr.Deref(r.UseWatchList, false)
    是否降级到list
    fallbackToList := !useWatchList
    if useWatchList {
        w, err = r.watchList(ctx)
    ...
    降级到list
    if fallbackToList {
        err = r.list(ctx)
        ...
    }
    ...
    return r.watchWithResync(ctx, w)
}


func (r *Reflector) watchList(ctx context.Context) (watch.Interface, error) {
    ...
    for {
        ...
        临时store
        temporaryStore = NewStore(DeletionHandlingMetaNamespaceKeyFunc)
        ...
        开始listwatch
        watchListBookmarkReceived, err := handleListWatch(ctx, start, w, temporaryStore, r.expectedType, r.expectedGVK, r.name, r.typeDescription,
        ...
        如果收到bookmark则认为watchlist结束,即收到最新的数据了
        if watchListBookmarkReceived {
            break
        }
    ...
    替换store为临时store的内容
    if err := r.store.Replace(temporaryStore.List(), resourceVersion); err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("unable to sync watch-list result: %w", err)
    }
    ...
}



func handleListWatch(
    ctx context.Context,
    start time.Time,
    w watch.Interface,
    store Store,
    expectedType reflect.Type,
    expectedGVK *schema.GroupVersionKind,
    name string,
    expectedTypeName string,
    setLastSyncResourceVersion func(string),
    clock clock.Clock,
    errCh chan error,
) (bool, error) {
    设置如果收到bookmark则结束watch
    exitOnWatchListBookmarkReceived := true
    开始watch
    return handleAnyWatch(ctx, start, w, store, expectedType, expectedGVK, name, expectedTypeName,
        setLastSyncResourceVersion, exitOnWatchListBookmarkReceived, clock, errCh)
}


func handleAnyWatch(
    ctx context.Context,
    start time.Time,
    w watch.Interface,
    store Store,
    expectedType reflect.Type,
    expectedGVK *schema.GroupVersionKind,
    name string,
    expectedTypeName string,
    setLastSyncResourceVersion func(string),
    exitOnWatchListBookmarkReceived bool,
    clock clock.Clock,
    errCh chan error,
) (bool, error) {
    ...
loop:
    for {
        select {
        ...
        收到事件
        case event, ok := <-w.ResultChan():
            ...
            switch event.Type {
            如果是增删改事件则对store进行增删改操作
            case watch.Added:
                err := store.Add(event.Object)
                ...
            如果是bookmark事件
            case watch.Bookmark:
                判断事件的注解中是否包含key k8s.io/initial-events-end且value为true
                if meta.GetAnnotations()[metav1.InitialEventsAnnotationKey] == "true" {
                    设置已收到bookmark事件
                    watchListBookmarkReceived = true
                }
            ...
            如果已收到bookmark事件且设置了收到bookmark事件后结束watch
            if exitOnWatchListBookmarkReceived && watchListBookmarkReceived {
                ...
                结束watch
                return watchListBookmarkReceived, nil
            }
    ...
}

list结束开始watch
func (r *Reflector) watchWithResync(ctx context.Context, w watch.Interface) error {
    ...
    开始watch
    return r.watch(ctx, w, resyncerrc)
    ...
}

func (r *Reflector) watch(ctx context.Context, w watch.Interface, resyncerrc chan error) error {
    ...
    for {
        ...
        开始watch
        err = handleWatch(ctx, start, w, r.store, r.expectedType, r.expectedGVK, r.name, r.typeDescription, r.setLastSyncResourceVersion,
            r.clock, resyncerrc)
        ...
    }
    ...
}

func handleWatch(
    ctx context.Context,
    start time.Time,
    w watch.Interface,
    store Store,
    expectedType reflect.Type,
    expectedGVK *schema.GroupVersionKind,
    name string,
    expectedTypeName string,
    setLastSyncResourceVersion func(string),
    clock clock.Clock,
    errCh chan error,
) error {
    设置如果收到bookmark则结束watch为false
    exitOnWatchListBookmarkReceived := false
    开始wartch
    _, err := handleAnyWatch(ctx, start, w, store, expectedType, expectedGVK, name, expectedTypeName,
        setLastSyncResourceVersion, exitOnWatchListBookmarkReceived, clock, errCh)
    return err
}        
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