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Concepts sous-jacents au Cloud Controller Manager

Le concept de cloud controller manager (CCM) (ne pas confondre avec le binaire) a été créé à l'origine pour permettre au code de fournisseur spécifique de cloud et au noyau Kubernetes d'évoluer indépendamment les uns des autres. Le gestionnaire de contrôleur de cloud fonctionne aux côtés d'autres composants principaux, tels que le gestionnaire de contrôleur Kubernetes, le serveur d'API et le planificateur. Il peut également être démarré en tant qu’addon Kubernetes, auquel cas il s’exécute sur Kubernetes.

La conception du gestionnaire de contrôleur de cloud repose sur un mécanisme de plugin qui permet aux nouveaux fournisseurs de cloud de s'intégrer facilement à Kubernetes à l'aide de plugins. Des plans sont en place pour intégrer de nouveaux fournisseurs de cloud sur Kubernetes et pour migrer les fournisseurs de cloud de l'ancien modèle vers le nouveau modèle CCM.

Ce document discute des concepts derrière le cloud controller manager et donne des détails sur ses fonctions associées.

Voici l'architecture d'un cluster Kubernetes sans le cloud controller manager:

Conception

Dans le diagramme précédent, Kubernetes et le fournisseur de cloud sont intégrés via plusieurs composants différents:

• Kubelet
• Kubernetes controller manager
• Kubernetes API server

Le CCM consolide toute la logique dépendante du cloud des trois composants précédents pour créer un point d’intégration unique avec le cloud. La nouvelle architecture avec le CCM se présente comme suit:

Composants du CCM

Le CCM rompt certaines fonctionnalités du Kubernetes Controller Manager (KCM) et les exécute en tant que processus séparé. Plus précisément, il sépare les contrôleurs du KCM qui dépendent du cloud. Le KCM comporte les boucles de contrôle dépendant du cloud suivantes:

• Contrôleur de nœud
• Contrôleur de volume
• Contrôleur de route
• Contrôleur de service

Dans la version 1.9, le CCM exécute les contrôleurs suivants de la liste précédente:

• Contrôleur de nœud
• Contrôleur de route
• Contrôleur de service

Note: Le contrôleur de volume a été délibérément choisi pour ne pas faire partie de CCM. En raison de la complexité du processus et des efforts déployés pour supprimer la logique de volume spécifique au fournisseur, il a été décidé que le contrôleur de volume ne serait pas déplacé vers CCM.

Le plan initial de prise en charge des volumes à l'aide de CCM consistait à utiliser des volumes Flex pour prendre en charge des volumes pouvant être connectés. Cependant, un effort concurrentiel appelé CSI est prévu pour remplacer Flex.

Compte tenu de cette dynamique, nous avons décidé d'avoir une mesure de transition intermédiaire jusqu'à ce que le CSI soit prêt.

Fonctions du CCM

Le CCM hérite ses fonctions des composants de Kubernetes qui dépendent d'un fournisseur de cloud. Cette section est structurée en fonction de ces composants.

1. Kubernetes controller manager

La majorité des fonctions du CCM sont dérivées du KCM. Comme indiqué dans la section précédente, le CCM exécute les boucles de contrôle suivantes:

• Contrôleur de nœud
• Contrôleur de route
• Contrôleur de service

Contrôleur de nœud

Le contrôleur de noeud est responsable de l'initialisation d'un noeud en obtenant des informations sur les noeuds s'exécutant dans le cluster auprès du fournisseur de cloud. Le contrôleur de noeud exécute les fonctions suivantes:

1. Il initialise le nœud avec des labels de zone/région spécifiques au cloud.
2. Il initialise le nœud avec des détails d'instance spécifiques au cloud, tels que le type et la taille de l'instance.
3. Il obtient les adresses réseau et le nom d'hôte du nœud.
4. Si un nœud ne répond plus, le controlleur vérifie avec le cloud pour voir s'il a été supprimé du cloud. Si le nœud a été supprimé du cloud, le controlleur supprime l'objet Kubernetes Node.

Contrôleur de route

Le contrôleur de route est responsable de la configuration appropriée des itinéraires dans le cloud afin que les conteneurs situés sur différents nœuds du cluster Kubernetes puissent communiquer entre eux. Le contrôleur de route ne s'applique qu'aux clusters Google Compute Engine.

Contrôleur de service

Le contrôleur de service est chargé d'écouter les événements de création, de mise à jour et de suppression de service. En fonction de l'état actuel des services dans Kubernetes, il configure les équilibreurs de charge dans le cloud (tels que ELB, Google LB ou Oracle Cloud Infrastructure LB) pour refléter l'état des services dans Kubernetes. De plus, cela garantit que les services de base des services pour les load balancers dans le cloud sont à jour.

2. Kubelet

Le contrôleur de noeud contient les fonctionnalités du kubelet dépendant du cloud. Avant l'introduction du CCM, la sous-unité était responsable de l'initialisation d'un nœud avec des détails spécifiques au cloud, tels que les adresses IP, les étiquettes de région / zone et les informations de type d'instance. L’introduction du CCM a déplacé cette opération d’initialisation du kubelet vers le CCM.

Dans ce nouveau modèle, le kubelet initialise un nœud sans informations spécifiques au cloud. Cependant, il ajoute un marquage au nœud nouvellement créé, qui rend le nœud non planifiable jusqu'à ce que le CCM initialise le nœud avec des informations spécifiques au cloud. Il supprime ensuite ce marquage.

Mécanisme de plugin

Le cloud controller manager utilise des interfaces Go pour autoriser la mise en œuvre d'implémentations depuis n'importe quel cloud. Plus précisément, il utilise l'interface CloudProvider définie ici.

La mise en œuvre des quatre contrôleurs partagés soulignés ci-dessus, ainsi que certaines configurations ainsi que l'interface partagée du fournisseur de cloud, resteront dans le noyau Kubernetes. Les implémentations spécifiques aux fournisseurs de cloud seront construites en dehors du noyau et implémenteront les interfaces définies dans le noyau.

Pour plus d’informations sur le développement de plugins, consultez Developing Cloud Controller Manager.

Autorisation

Cette section détaille les accès requis par le CCM sur divers objets API pour effectuer ses opérations.

Contrôleur de nœud

Le contrôleur de noeud ne fonctionne qu'avec les objets de noeud. Il nécessite un accès complet aux objets Node via get, list, create, update, patch, watch et delete.

v1/Node:

• Get
• List
• Create
• Update
• Patch
• Watch
• Delete

Contrôleur de route

Le contrôleur de route écoute les évenements de création d'objet Node et configure les routes de manière appropriée. Cela nécessite un accès get aux objets Node.

v1/Node:

• Get

Contrôleur de Service

Le contrôleur de service écoute les évenements de création, suppression et mises à jour des objets Service et configure les endpoints pour ces Services de manière appropriée.

Pour accéder aux Services, il faut les accès list et watch. Pour mettre à jour les Services, il faut les accès patch et update.

Pour configurer des points de terminaison pour les services, vous devez avoir accès au create, list, get, watch, et update.

v1/Service:

• List
• Get
• Watch
• Patch
• Update

Autres

La mise en œuvre du CCM nécessite un accès pour créer des événements, et pour garantir un fonctionnement sécurisé, un accès est nécessaire pour créer ServiceAccounts.

v1/Event:

• Create
• Patch
• Update

v1/ServiceAccount:

• Create

Le ClusterRole RBAC pour le CCM ressemble à ceci:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: cloud-controller-manager
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - events
  verbs:
  - create
  - patch
  - update
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - '*'
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - services
  verbs:
  - list
  - patch
  - update
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - serviceaccounts
  verbs:
  - create
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - persistentvolumes
  verbs:
  - get
  - list
  - update
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - endpoints
  verbs:
  - create
  - get
  - list
  - watch
  - update

Implémentations des fournisseurs de cloud

Les fournisseurs de cloud suivants ont implémenté leur CCM:

• Digital Ocean
• Oracle
• Azure
• GCP
• AWS
• BaiduCloud
• Linode
• Scaleway

Administration de cluster

Des instructions complètes pour la configuration et l'exécution du CCM sont fournies ici.