K8s 自定义资源定义（CRD）开发：Python 代码实践
Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排平台，它允许用户自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。在K8s中，资源对象是核心概念，如Pod、Service、Deployment等。K8s的标准资源可能无法满足所有场景的需求。这时，自定义资源定义（Custom Resource Definition，CRD）应运而生。CRD允许用户定义自己的资源类型，扩展K8s的API。
本文将围绕Python语言，探讨如何使用代码开发K8s的CRD。我们将从CRD的基本概念开始，逐步深入到Python代码实现，最后通过一个实际案例展示如何创建和使用CRD。
CRD基本概念
1. CRD概述
CRD是K8s API的一部分，它允许用户定义新的资源类型。CRD定义了资源的结构、验证规则以及如何与K8s API交互。
2. CRD组件
- Schema: 定义了资源的结构，包括字段类型、默认值等。
- Validation: 定义了资源的验证规则，确保资源的合法性。
- Namesapce: CRD可以部署在特定的命名空间中，以实现资源的隔离。
Python代码开发CRD
1. 安装Kubernetes Python客户端
我们需要安装Kubernetes Python客户端库，以便与K8s API进行交互。
python
pip install kubernetes
2. 定义CRD
接下来，我们将使用Python代码定义一个简单的CRD。以下是一个名为`MyResource`的CRD示例：
python
from kubernetes import client, config
加载K8s配置
config.load_kube_config()
创建API客户端
api_instance = client.CustomObjectsApi()
定义CRD的schema
schema = {
"openapi": "3.0.0",
"type": "object",
"properties": {
"apiVersion": {"type": "string"},
"kind": {"type": "string"},
"metadata": {
"type": "object",
"properties": {
"name": {"type": "string"},
"namespace": {"type": "string"},
"selfLink": {"type": "string"},
"uid": {"type": "string"},
"resourceVersion": {"type": "string"},
"creationTimestamp": {"type": "string"},
"annotations": {"type": "object"},
"labels": {"type": "object"}
},
"required": ["name", "namespace", "selfLink", "uid", "resourceVersion", "creationTimestamp"]
},
"spec": {
"type": "object",
"properties": {
"message": {"type": "string"}
},
"required": ["message"]
}
},
"required": ["apiVersion", "kind", "metadata", "spec"]
}
创建CRD
crd = {
"apiVersion": "apiextensions.k8s.io/v1",
"kind": "CustomResourceDefinition",
"metadata": {
"name": "myresources.example.com"
},
"spec": {
"group": "example.com",
"versions": [
{
"name": "v1",
"served": True,
"storage": True
}
],
"scope": "Namespaced",
"names": {
"kind": "MyResource",
"plural": "myresources",
"singular": "myresource",
"shortNames": ["mr"],
"namespaced": True
},
"validation": {
"openAPIV3Schema": schema
}
}
}
创建CRD
api_instance.create_custom_resource_definition(crd)
3. 部署CRD
在上述代码中，我们使用`create_custom_resource_definition`方法创建CRD。在实际应用中，您可能需要将CRD保存到文件中，然后使用`kubectl`命令部署。
bash
kubectl apply -f myresource-crd.yaml
4. 使用CRD
创建CRD后，我们可以使用Python代码创建、更新、删除和查询`MyResource`资源。
python
创建MyResource实例
myresource = {
"apiVersion": "example.com/v1",
"kind": "MyResource",
"metadata": {
"name": "myresource1",
"namespace": "default"
},
"spec": {
"message": "Hello, K8s!"
}
}
创建MyResource
api_instance.create_namespaced_custom_object(
group="example.com",
version="v1",
namespace="default",
plural="myresources",
body=myresource
)
查询MyResource
myresource = api_instance.get_namespaced_custom_object(
group="example.com",
version="v1",
namespace="default",
plural="myresources",
name="myresource1"
)
更新MyResource
myresource["spec"]["message"] = "Updated message"
api_instance.patch_namespaced_custom_object(
group="example.com",
version="v1",
namespace="default",
plural="myresources",
name="myresource1",
body=myresource
)
删除MyResource
api_instance.delete_namespaced_custom_object(
group="example.com",
version="v1",
namespace="default",
plural="myresources",
name="myresource1"
)
实际案例：部署Nginx Ingress Controller
在这个案例中，我们将使用CRD创建一个Nginx Ingress Controller资源，并部署到K8s集群中。
1. 定义CRD
我们需要定义一个名为`NginxIngress`的CRD。
python
nginx_ingress_crd = {
"apiVersion": "apiextensions.k8s.io/v1",
"kind": "CustomResourceDefinition",
"metadata": {
"name": "nginxingresses.example.com"
},
"spec": {
"group": "example.com",
"versions": [
{
"name": "v1",
"served": True,
"storage": True
}
],
"scope": "Namespaced",
"names": {
"kind": "NginxIngress",
"plural": "nginxingresses",
"singular": "nginxingress",
"shortNames": ["ni"],
"namespaced": True
},
"validation": {
"openAPIV3Schema": {
"type": "object",
"properties": {
"apiVersion": {"type": "string"},
"kind": {"type": "string"},
"metadata": {
"type": "object",
"properties": {
"name": {"type": "string"},
"namespace": {"type": "string"},
"selfLink": {"type": "string"},
"uid": {"type": "string"},
"resourceVersion": {"type": "string"},
"creationTimestamp": {"type": "string"},
"annotations": {"type": "object"},
"labels": {"type": "object"}
},
"required": ["name", "namespace", "selfLink", "uid", "resourceVersion", "creationTimestamp"]
},
"spec": {
"type": "object",
"properties": {
"image": {"type": "string"},
"replicas": {"type": "integer"}
},
"required": ["image", "replicas"]
}
},
"required": ["apiVersion", "kind", "metadata", "spec"]
}
}
}
}
创建CRD
api_instance.create_custom_resource_definition(nginx_ingress_crd)
2. 部署Nginx Ingress Controller
接下来，我们将使用CRD创建一个Nginx Ingress Controller资源，并部署到K8s集群中。
python
nginx_ingress = {
"apiVersion": "example.com/v1",
"kind": "NginxIngress",
"metadata": {
"name": "nginx-ingress",
"namespace": "default"
},
"spec": {
"image": "nginx/nginx-ingress-controller:latest",
"replicas": 2
}
}
创建Nginx Ingress
api_instance.create_namespaced_custom_object(
group="example.com",
version="v1",
namespace="default",
plural="nginxingresses",
body=nginx_ingress
)
3. 验证部署
部署完成后，我们可以使用`kubectl`命令验证Nginx Ingress Controller的部署情况。
bash
kubectl get pods -n default
总结
本文介绍了如何使用Python语言开发K8s的CRD。通过定义CRD的schema、验证规则和API交互，我们可以扩展K8s的API，满足特定场景的需求。在实际应用中，CRD可以用于创建自定义资源，如Nginx Ingress Controller、数据库实例等。
希望本文能帮助您更好地理解K8s CRD的开发过程，并在实际项目中应用。
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