controller-manager学习三部曲之三：deployment的controller启动分析

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deployment的controller启动分析

本篇概览

本文是《controller-manager学习三部曲》的终篇，前面咱们从启动到运行已经分析了controller-manager的详细工作，对controller-manager有了详细了解，也知道controller-manager最重要的任务是调用各controller的初始化方法，使它们进入正常的工作状态，也就是下面代码的黄色箭头位置
这些初始化方法又是哪来的呢？不得不再次提到前文多次遇到的NewControllerInitializers方法，这里面有所有controller的初始化方法
现在问题来了：controller有这么多，它们的初始化到底做了些什么？
篇幅所限，自然不可能把每个controller的初始化方法都看一遍，所以咱们还是挑一个典型的来看看吧，就选deployment的controller，也就是上图黄色箭头指向的那行

register(names.DeploymentController, startDeploymentController)

不过在正式阅读deployment的controller启动代码之前，先巩固一下基础，弄清楚register方法是什么

register方法

所有controller都要通过register方法注册，所以这个register有必要了解一下

// controllers是个map，key就是controller的名称了，value是初始化方法
controllers := map[string]InitFunc{}
// register在此定义
register := func(name string, fn InitFunc) {
  // 同一个key不能注册多次 
  if _, found := controllers[name]; found {
    panic(fmt.Sprintf("controller name %q was registered twice", name))
  }
  controllers[name] = fn
}

作为value的InitFunc也非常重要，它对初始化方法的入参和返回值做了定义，保证了一致性

type InitFunc func(ctx context.Context, controllerCtx ControllerContext) (controller controller.Interface, enabled bool, err error)

InitFunc会在StartControllers方法中被执行，每个InitFunc执行结束意味着对应controller初始化完成，来看看它的三个返回值

返回值	说明
controller	创建的controller对象，这是个接口定义，只要求实现Name方法
enabled	用于描述创建的controller对象是否可用，如果可用就会做健康检查相关的判断和注册工作
err	如果创建过程有错误发生就在此返回，此err一旦不为空就会导致整个controller-manager进程退出

现在准备工作算是完成了，该研究deployment的启动代码了，也就是startDeploymentController方法

且看deployment的controller是如何创建的

如果您看过欣宸之前的《client-go实战》系列，应该对自定义controller的套路非常熟悉，主要是下面这几件事情

创建队列，并指定处理队列数据的方法
监听指定类型的资源，待其发生变化的时候将其放入队列，由前面指定的方法来做具体的处理

正因为熟悉了这个套路，才可以提前猜测deployment的controller做的也是这些事情，然后再来验证猜测
startDeploymentController方法的源码很简单，先创建对象再调用Run方法启动业务处理逻辑，要注意的是NewDeploymentController的入参，有deployment、replicaset、pod等三种Informer，所以controller会监听这三种资源的变更，然后还有个client在请求api-server时会用到

func startDeploymentController(ctx context.Context, controllerContext ControllerContext) (controller.Interface, bool, error) {
	// 实例化对象
	dc, err := deployment.NewDeploymentController(
		ctx,
		controllerContext.InformerFactory.Apps().V1().Deployments(),
		controllerContext.InformerFactory.Apps().V1().ReplicaSets(),
		controllerContext.InformerFactory.Core().V1().Pods(),
		controllerContext.ClientBuilder.ClientOrDie("deployment-controller"),
	)
	if err != nil {
		return nil, true, fmt.Errorf("error creating Deployment controller: %v", err)
	}
	go dc.Run(ctx, int(controllerContext.ComponentConfig.DeploymentController.ConcurrentDeploymentSyncs))
	return nil, true, nil
}

打开方法，看看deployment的controller具体是如何创建的

func NewDeploymentController(ctx context.Context, dInformer appsinformers.DeploymentInformer, rsInformer appsinformers.ReplicaSetInformer, podInformer coreinformers.PodInformer, client clientset.Interface) (*DeploymentController, error) {
	eventBroadcaster := record.NewBroadcaster()
	logger := klog.FromContext(ctx)
	// 创建deployment的controller对象，注意queue被用来存入要监听的业务变更，然后有对应的processor来处理（这是套路），client也传进去了，里面请求api-server会用到(主要是资源的写操作)
	dc := &DeploymentController{
		client:           client,
		eventBroadcaster: eventBroadcaster,
		eventRecorder:    eventBroadcaster.NewRecorder(scheme.Scheme, v1.EventSource{Component: "deployment-controller"}),
		queue:            workqueue.NewNamedRateLimitingQueue(workqueue.DefaultControllerRateLimiter(), "deployment"),
	}
	// rsControl提供PatchReplicaSet方法，可用于ReplicaSet资源的patch操作
	dc.rsControl = controller.RealRSControl{
		KubeClient: client,
		Recorder:   dc.eventRecorder,
	}
	// 监听Deployment资源的变化，增删改都绑定了对应的处理方法
	dInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
		AddFunc: func(obj interface{}) {
			dc.addDeployment(logger, obj)
		},
		UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
			dc.updateDeployment(logger, oldObj, newObj)
		},
		// This will enter the sync loop and no-op, because the deployment has been deleted from the store.
		DeleteFunc: func(obj interface{}) {
			dc.deleteDeployment(logger, obj)
		},
	})
	// 监听ReplicaSet资源的变化，增删改都绑定了对应的处理方法
	rsInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
		AddFunc: func(obj interface{}) {
			dc.addReplicaSet(logger, obj)
		},
		UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
			dc.updateReplicaSet(logger, oldObj, newObj)
		},
		DeleteFunc: func(obj interface{}) {
			dc.deleteReplicaSet(logger, obj)
		},
	})
	// 监听Pod资源的变化，增删改都绑定了对应的处理方法
	podInformer.Informer().AddEventHandler(cache.ResourceEventHandlerFuncs{
		DeleteFunc: func(obj interface{}) {
			dc.deletePod(logger, obj)
		},
	})

	// 这是整个controller的核心业务代码，就是收到deployment资源的变化后所做的各种操作
	dc.syncHandler = dc.syncDeployment
	// 入参是对象，功能是将对象的key放入队列
	dc.enqueueDeployment = dc.enqueue

	// 这一堆lister都会用在各种查询的场景
	dc.dLister = dInformer.Lister()
	dc.rsLister = rsInformer.Lister()
	dc.podLister = podInformer.Lister()
	// 是否已经同步的标志
	dc.dListerSynced = dInformer.Informer().HasSynced
	dc.rsListerSynced = rsInformer.Informer().HasSynced
	dc.podListerSynced = podInformer.Informer().HasSynced
	return dc, nil
}

在上面的代码中，果然看到了队列queue，这就是连接生产和消费的关键对象，至于dInformer.Informer().AddEventHandler、rsInformer.Informer().AddEventHandler等方面里面的AddFunc、UpdateFunc等，肯定是监听了deployment、pod的变化，然后将key放入deployment中，为了验证这个猜测，咱们挑一个看看，就看ReplicaSet的AddFunc中的(logger, obj)dc.addReplicaSet，果然，这些资源的变化都会导致相关的资源被放入队列queue
至此，咱们对deployment的controller创建算是了解了，接下来要了解controller如何运行，也就是下图黄色箭头所指的方法做了些什么，按照套路，这里面要做的就是让queue的生产和消费正常运转起来
方法的代码如下

func (dc *DeploymentController) Run(ctx context.Context, workers int) {
	defer utilruntime.HandleCrash()

	// Start events processing pipeline.
	dc.eventBroadcaster.StartStructuredLogging(0)
	dc.eventBroadcaster.StartRecordingToSink(&v1core.EventSinkImpl{Interface: dc.client.CoreV1().Events("")})
	defer dc.eventBroadcaster.Shutdown()

	defer dc.queue.ShutDown()

	logger := klog.FromContext(ctx)
	logger.Info("Starting controller", "controller", "deployment")
	defer logger.Info("Shutting down controller", "controller", "deployment")
	
	// 确保本地与api-server的同步已经完成
	if !cache.WaitForNamedCacheSync("deployment", ctx.Done(), dc.dListerSynced, dc.rsListerSynced, dc.podListerSynced) {
		return
	}

	// 多个协程并行执行，每个一秒钟执行一次dc.worker方法（其实就是消费queue的业务逻辑）
	for i := 0; i < workers; i++ {
		go wait.UntilWithContext(ctx, dc.worker, time.Second)
	}

	<-ctx.Done()
}

可见是定时执行dc.worker方法，那就看看这个worker是啥吧，如下所示，其实就是processNextWorkItem，这个咱们在《client-go实战》系列中已经写了太多次了，就是消费queue的业务代码，也是整个controller的核心业务代码

func (dc *DeploymentController) worker(ctx context.Context) {
	for dc.processNextWorkItem(ctx) {
	}
}

// 这是整个deployment的controller的核心业务逻辑，对deployment资源的变化进行响应
func (dc *DeploymentController) processNextWorkItem(ctx context.Context) bool {
	// 从queue中取出对象的key
	key, quit := dc.queue.Get()
	if quit {
		return false
	}
	defer dc.queue.Done(key)
	
	// 对指定key对应的资源进行处理，也就是此deployment的主要工作
	err := dc.syncHandler(ctx, key.(string))
	dc.handleErr(ctx, err, key)

	return true
}

读到这里，不知您是否有一种豁然开朗的感觉：kubernetes规范了queue、生产、消费的模式，并且在自身controller中践行此模式，这就使得开发controller和阅读controller代码都变得更加容易了，甚至在本文章，我也数次尝试在阅读代码前先猜测再验证，结果都和猜测的一致
或许您可能会有疑问：代码都分析到这里了，咋不继续读dc.syncHandler的源码，把这个controller搞明白?
呃…这里必须要打住了，本文的重点的controller-manager的学习，也就是controller是如何创建和启动的，而并非研究controller的具体业务，所以dc.syncHandler就不展开看了，毕竟每个controller都有自己独特的业务处理逻辑
但我相信，现在的您已经可以轻松读懂dc.syncHandler，从而彻底掌握deployment的controller了，毕竟咱们一起经历了太多的套路，对这套逻辑已经熟悉
至此，《controller-manager学习三部曲》就已经完成了，希望这个系列能够帮您梳理和熟悉kubernetes的controller管理和启动逻辑，让您能开发出更加契合原生kubernetes系统的controller