kubebuilder实战之七：webhook
webhook是个重要的功能，用于填写默认值和合法性校验
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这里分类和汇总了欣宸的全部原创(含配套源码)：https://github.com/zq2599/blog_demos
系列文章链接
- kubebuilder实战之一：准备工作
- kubebuilder实战之二：初次体验kubebuilder
- kubebuilder实战之三：基础知识速览
- kubebuilder实战之四：operator需求说明和设计
- kubebuilder实战之五：operator编码
- kubebuilder实战之六：构建部署运行
- kubebuilder实战之七：webhook
- kubebuilder实战之八：知识点小记
本篇概览
- 本文是《kubebuilder实战》系列的第七篇，之前的文章咱们完成了一个Operator的设计、开发、部署、验证过程，为了让整个过程保持简洁并且篇幅不膨胀，实战中刻意跳过了一个重要的知识点：webhook，如今是时候学习它了，这是个很重要的功能；
- 本篇由以下部分构成：
- 介绍webhook；
- 结合前面的elasticweb项目，设计一个使用webhook的场景；
- 准备工作
- 生成webhook
- 开发(配置)
- 开发(编码)
- 部署
- 验证Defaulter(添加默认值)
- 验证Validator(合法性校验)
关于webhook
- 熟悉java开发的读者大多知道过滤器(Servlet Filter)，如下图，外部请求会先到达过滤器，做一些统一的操作，例如转码、校验，然后才由真正的业务逻辑处理请求：
- Operator中的webhook，其作用与上述过滤器类似，外部对CRD资源的变更，在Controller处理之前都会交给webhook提前处理，流程如下图，该图来自《Getting Started with Kubernetes | Operator and Operator Framework》：
- 再来看看webhook具体做了哪些事情，如下图，kubernetes官方博客明确指出webhook可以做两件事：修改(mutating)和验证(validating)
- kubebuilder为我们提供了生成webhook的基础文件和代码的工具，与制作API的工具类似，极大地简化了工作量，咱们只需聚焦业务实现即可；
- 基于kubebuilder制作的webhook和controller，如果是同一个资源，那么它们在同一个进程中；
设计实战场景
- 为了让实战有意义，咱们为前面的elasticweb项目上增加需求，让webhook发挥实际作用；
-
如果用户忘记输入总QPS，系统webhook负责设置默认值1300，操作如下图：
-
为了保护系统，给单个pod的QPS设置上限1000，如果外部输入的singlePodQPS值超过1000，就创建资源对象失败，如下图所示：
源码下载
- 本篇实战中的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：
| 名称 | 链接 | 备注 |
|---|---|---|
| 项目主页 | https://github.com/zq2599/blog_demos | 该项目在GitHub上的主页 |
| git仓库地址(https) | https://github.com/zq2599/blog_demos.git | 该项目源码的仓库地址，https协议 |
| git仓库地址(ssh) | git@github.com:zq2599/blog_demos.git | 该项目源码的仓库地址，ssh协议 |
-
这个git项目中有多个文件夹，kubebuilder相关的应用在kubebuilder文件夹下，如下图红框所示：
-
kubebuilder文件夹下有多个子文件夹，本篇对应的源码在elasticweb目录下，如下图红框所示：
准备工作
- 和controller类似，webhook既能在kubernetes环境中运行，也能在kubernetes环境之外运行；
- 如果webhook在kubernetes环境之外运行，是有些麻烦的，需要将证书放在所在环境，默认地址是：
/tmp/k8s-webhook-server/serving-certs/tls.{crt,key}
- 为了省事儿，也为了更接近生产环境的用法，接下来的实战的做法是将webhook部署在kubernetes环境中
- 为了让webhook在kubernetes环境中运行，咱们要做一点准备工作安装cert manager，执行以下操作：
kubectl apply -f https://github.com/jetstack/cert-manager/releases/download/v1.2.0/cert-manager.yaml
- 上述操作完成后会新建很多资源，如namespace、rbac、pod等，以pod为例如下：
[root@hedy ~]# kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cert-manager cert-manager-6588898cb4-nvnz8 1/1 Running 1 5d14h
cert-manager cert-manager-cainjector-7bcbdbd99f-q645r 1/1 Running 1 5d14h
cert-manager cert-manager-webhook-5fd9f9dd86-98tm9 1/1 Running 1 5d14h
...
- 操作完成后，准备工作结束，可以开始实战了；
生成webhook
- 进入elasticweb工程下，执行以下命令创建webhook：
kubebuilder create webhook \
--group elasticweb \
--version v1 \
--kind ElasticWeb \
--defaulting \
--programmatic-validation
- 上述命令执行完毕后，先去看看main.go文件，如下图红框1所示，自动增加了一段代码，作用是让webhook生效：
- 上图红框2中的elasticweb_webhook.go就是新增文件，内容如下：
package v1
import (
"k8s.io/apimachinery/pkg/runtime"
ctrl "sigs.k8s.io/controller-runtime"
logf "sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/log"
"sigs.k8s.io/controller-runtime/pkg/webhook"
)
// log is for logging in this package.
var elasticweblog = logf.Log.WithName("elasticweb-resource")
func (r *ElasticWeb) SetupWebhookWithManager(mgr ctrl.Manager) error {
return ctrl.NewWebhookManagedBy(mgr).
For(r).
Complete()
}
// EDIT THIS FILE! THIS IS SCAFFOLDING FOR YOU TO OWN!
// +kubebuilder:webhook:path=/mutate-elasticweb-com-bolingcavalry-v1-elasticweb,mutating=true,failurePolicy=fail,groups=elasticweb.com.bolingcavalry,resources=elasticwebs,verbs=create;update,versions=v1,name=melasticweb.kb.io
var _ webhook.Defaulter = &ElasticWeb{}
// Default implements webhook.Defaulter so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) Default() {
elasticweblog.Info("default", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your defaulting logic.
}
// TODO(user): change verbs to "verbs=create;update;delete" if you want to enable deletion validation.
// +kubebuilder:webhook:verbs=create;update,path=/validate-elasticweb-com-bolingcavalry-v1-elasticweb,mutating=false,failurePolicy=fail,groups=elasticweb.com.bolingcavalry,resources=elasticwebs,versions=v1,name=velasticweb.kb.io
var _ webhook.Validator = &ElasticWeb{}
// ValidateCreate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateCreate() error {
elasticweblog.Info("validate create", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object creation.
return nil
}
// ValidateUpdate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateUpdate(old runtime.Object) error {
elasticweblog.Info("validate update", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object update.
return nil
}
// ValidateDelete implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateDelete() error {
elasticweblog.Info("validate delete", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object deletion.
return nil
}
- 上述代码有两处需要注意，第一处和填写默认值有关，如下图：
- 第二处和校验有关，如下图：
- 咱们要实现的业务需求就是通过修改上述elasticweb_webhook.go的内容来实现，不过代码稍后再写，先把配置都改好；
开发(配置)
- 打开文件config/default/kustomization.yaml，下图四个红框中的内容原本都被注释了，现在请将注释符号都删掉，使其生效：
- 还是文件config/default/kustomization.yaml，节点vars下面的内容，原本全部被注释了，现在请全部放开，放开后的效果如下图：
- 配置已经完成，可以编码了；
开发(编码)
- 打开文件elasticweb_webhook.go
- 新增依赖：
apierrors "k8s.io/apimachinery/pkg/api/errors"
- 找到Default方法，改成如下内容，可见代码很简单，判断TotalQPS是否存在，若不存在就写入默认值，另外还加了两行日志：
func (r *ElasticWeb) Default() {
elasticweblog.Info("default", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your defaulting logic.
// 如果创建的时候没有输入总QPS，就设置个默认值
if r.Spec.TotalQPS == nil {
r.Spec.TotalQPS = new(int32)
*r.Spec.TotalQPS = 1300
elasticweblog.Info("a. TotalQPS is nil, set default value now", "TotalQPS", *r.Spec.TotalQPS)
} else {
elasticweblog.Info("b. TotalQPS exists", "TotalQPS", *r.Spec.TotalQPS)
}
}
- 接下来开发校验功能，咱们把校验功能封装成一个validateElasticWeb方法，然后在新增和修改的时候各调用一次，如下，可见最终是调用apierrors.NewInvalid生成错误实例的，而此方法接受的是多个错误，因此要为其准备切片做入参，当然了，如果是多个参数校验失败，可以都放入切片中：
func (r *ElasticWeb) validateElasticWeb() error {
var allErrs field.ErrorList
if *r.Spec.SinglePodQPS > 1000 {
elasticweblog.Info("c. Invalid SinglePodQPS")
err := field.Invalid(field.NewPath("spec").Child("singlePodQPS"),
*r.Spec.SinglePodQPS,
"d. must be less than 1000")
allErrs = append(allErrs, err)
return apierrors.NewInvalid(
schema.GroupKind{Group: "elasticweb.com.bolingcavalry", Kind: "ElasticWeb"},
r.Name,
allErrs)
} else {
elasticweblog.Info("e. SinglePodQPS is valid")
return nil
}
}
- 再找到新增和修改资源对象时被调用的方法，在里面调用validateElasticWeb：
// ValidateCreate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateCreate() error {
elasticweblog.Info("validate create", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object creation.
return r.validateElasticWeb()
}
// ValidateUpdate implements webhook.Validator so a webhook will be registered for the type
func (r *ElasticWeb) ValidateUpdate(old runtime.Object) error {
elasticweblog.Info("validate update", "name", r.Name)
// TODO(user): fill in your validation logic upon object update.
return r.validateElasticWeb()
}
- 编码完成，可见非常简单，接下来，咱们把以前实战遗留的东西清理一下，再开始新的部署和验证；
清理工作
- 如果您是随着《kubebuilder实战》系列一路操作下来，此时系统上应该积攒了之前遗留的内容，可以通过以下步骤完成清理：
- 删除elasticweb资源对象：
kubectl delete -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 删除controller
kustomize build config/default | kubectl delete -f -
- 删除CRD
make uninstall
- 现在万事俱备，可以部署webhook了；
部署
- 部署CRD
make install
- 构建镜像并推送到仓库（我终于受够了hub.docker.com的龟速，改为阿里云镜像仓库）：
make docker-build docker-push IMG=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolingcavalry/elasticweb:001
- 部署集成了webhook功能的controller：
make deploy IMG=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bolingcavalry/elasticweb:001
- 查看pod，确认启动成功：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cert-manager cert-manager-6588898cb4-nvnz8 1/1 Running 1 5d21h
cert-manager cert-manager-cainjector-7bcbdbd99f-q645r 1/1 Running 1 5d21h
cert-manager cert-manager-webhook-5fd9f9dd86-98tm9 1/1 Running 1 5d21h
elasticweb-system elasticweb-controller-manager-7dcbfd4675-898gb 2/2 Running 0 20s
验证Defaulter(添加默认值)
- 修改文件config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml，修改后的内容如下，可见totalQPS字段已经被注释掉了：
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: dev
labels:
name: dev
---
apiVersion: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
kind: ElasticWeb
metadata:
namespace: dev
name: elasticweb-sample
spec:
# Add fields here
image: tomcat:8.0.18-jre8
port: 30003
singlePodQPS: 500
# totalQPS: 600
- 创建一个elasticweb资源对象：
kubectl apply -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 此时单个pod的QPS是500，如果webhook的代码生效的话，总QPS就是1300，而对应的pod数应该是3个，接下来咱们看看是否符合预期；
- 先看elasticweb、deployment、pod等资源对象是否正常，如下所示，全部符合预期：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get elasticweb -n dev
NAME AGE
elasticweb-sample 89s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get deployments -n dev
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
elasticweb-sample 3/3 3 3 98s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get service -n dev
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
elasticweb-sample NodePort 10.105.125.125 <none> 8080:30003/TCP 106s
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl get pod -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
elasticweb-sample-56fc5848b7-5tkxw 1/1 Running 0 113s
elasticweb-sample-56fc5848b7-blkzg 1/1 Running 0 113s
elasticweb-sample-56fc5848b7-pd7jg 1/1 Running 0 113s
- 用kubectl describe命令查看elasticweb资源对象的详情，如下所示，TotalQPS字段被webhook设置为1300，RealQPS也计算正确：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 ~ % kubectl describe elasticweb elasticweb-sample -n dev
Name: elasticweb-sample
Namespace: dev
Labels: <none>
Annotations: <none>
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Kind: ElasticWeb
Metadata:
Creation Timestamp: 2021-02-27T16:07:34Z
Generation: 2
Managed Fields:
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Fields Type: FieldsV1
fieldsV1:
f:metadata:
f:annotations:
.:
f:kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
f:spec:
.:
f:image:
f:port:
f:singlePodQPS:
Manager: kubectl-client-side-apply
Operation: Update
Time: 2021-02-27T16:07:34Z
API Version: elasticweb.com.bolingcavalry/v1
Fields Type: FieldsV1
fieldsV1:
f:status:
f:realQPS:
Manager: manager
Operation: Update
Time: 2021-02-27T16:07:34Z
Resource Version: 687628
UID: 703de111-d859-4cd2-b3c4-1d201fb7bd7d
Spec:
Image: tomcat:8.0.18-jre8
Port: 30003
Single Pod QPS: 500
Total QPS: 1300
Status:
Real QPS: 1500
Events: <none>
- 再来看看controller的日志，其中的webhook部分是否符合预期，如下图红框所示，发现TotalQPS字段为空，就将设置为默认值，并且在检测的时候SinglePodQPS的值也没有超过1000：
- 最后别忘了用浏览器验证web服务是否正常，我这里的完整地址是：http://192.168.50.75:30003/
- 至此，咱们完成了webhook的Defaulter验证，接下来验证Validator
验证Validator
- 接下来该验证webhook的参数校验功能了，先验证修改时的逻辑；
- 编辑文件config/samples/update_single_pod_qps.yaml，值如下：
spec:
singlePodQPS: 1100
- 用patch命令使之生效：
kubectl patch elasticweb elasticweb-sample \
-n dev \
--type merge \
--patch "$(cat config/samples/update_single_pod_qps.yaml)"
- 此时，控制台会输出错误信息：
Error from server (ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1100: d. must be less than 1000): admission webhook "velasticweb.kb.io" denied the request: ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1100: d. must be less than 1000
-
再用kubectl describe命令查看elasticweb资源对象的详情，如下图红框，依然是500，可见webhook已经生效，阻止了错误的发生：
-
再去看controller日志，如下图红框所示，和代码对应上了：
-
接下来再试试webhook在新增时候的校验功能；
-
清理前面创建的elastic资源对象，执行命令：
kubectl delete -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 修改文件，如下图红框所示，咱们将singlePodQPS的值改为超过1000，看看webhook是否能检查到这个错误，并阻止资源对象的创建：
- 执行以下命令开始创建elasticweb资源对象：
kubectl apply -f config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml
- 控制台提示以下信息，包含了咱们代码中写入的错误描述，证明elasticweb资源对象创建失败，证明webhook的Validator功能已经生效：
namespace/dev created
Error from server (ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1500: d. must be less than 1000): error when creating "config/samples/elasticweb_v1_elasticweb.yaml": admission webhook "velasticweb.kb.io" denied the request: ElasticWeb.elasticweb.com.bolingcavalry "elasticweb-sample" is invalid: spec.singlePodQPS: Invalid value: 1500: d. must be less than 1000
- 不放心的话执行kubectl get命令检查一下，发现空空如也：
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get elasticweb -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get deployments -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get service -n dev
No resources found in dev namespace.
zhaoqin@zhaoqindeMBP-2 elasticweb % kubectl get pod -n dev
No resources found in dev namespace.
- 还要看下controller日志，如下图红框所示，符合预期：
- 至此，operator的webhook的开发、部署、验证咱们就完成了，整个elasticweb也算是基本功能齐全，希望能为您的operator开发提供参考；
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