Kubernetes 是数据库吗？五分钟讲解 CRD

如今，当你谈到容器化应用时，Kubernetes 通常会被提及作为其编排器。诚然，Kubernetes 非常适合管理服务器上的容器，并确保它们持续运行。但如今，Kubernetes 的作用远不止于此。

Kubernetes 允许您根据自己的逻辑扩展其功能。您可以基于 Kubernetes 中现有的机制，构建前所未有的开发工具——自定义资源定义 (CRD)。

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我们知道 Kubernetes 的使用并非易事。正因如此，我们创建了 Cyclops，一个真正面向开发者的 Kubernetes 平台。它抽象化了 Kubernetes 的复杂性，并通过 UI 部署和管理您的应用。由于其平台特性，UI 本身高度可定制——您可以根据自己的需求进行更改。

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动图

Kubernetes 组件

在深入探讨 CRD 之前，让我们先回顾一下 Kubernetes 控制平面组件，特别是 Kubernetes API 及其 ETCD 数据库。我们之前针对每个组件撰写了一篇博文，欢迎随时查看以了解更多详细信息。

您可能会使用命令行工具kubectl与 Kubernetes 集群通信。此工具允许您在 Kubernetes 集群中创建、读取和删除资源。当我说“与 Kubernetes 集群通信”时，我的意思是向 API 发出请求。Kubernetes API 是我们作为用户唯一会交互的组件。

每次我们创建或更新 K8s 资源时，Kubernetes API 都会将其存储在其数据库中etcd。etcd是一个分布式键值存储，用于存储所有资源配置，例如部署、服务等。etcd 的一个巧妙功能是etcd，您可以订阅数据库中某些键的更改，而其他 Kubernetes 机制也会使用这些数据。

当我们创建一个新的 K8s 资源时会发生什么？让我们通过创建一个服务来了解整个流程。要创建它，我们需要一个名为service.yaml

# service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

并将其应用到集群kubectl：

kubectl apply -f service.yaml

service/my-service created

kubectl读取我们的文件并向 Kubernetes API 创建请求。API 随后会确保我们的服务配置有效（例如，所有必需字段均已存在、字段类型正确等），并将其存储到 etcd。现在，我们etcd可以利用watch之前提到的功能，将新创建的服务通知给控制器。

CRD 及其创建方法

基本流程介绍完毕后，我们现在可以扩展它了。我们可以将验证、存储和监视资源的相同流程应用于自定义对象。为了定义这些对象，我们将使用 Kubernetes 的自定义资源定义 (CRD)。

CRD 可以是一个 YAML 文件，其中包含我们新对象的架构——我们的自定义对象有哪些字段，以及如何验证它们。它将指导 Kubernetes API 如何处理新类型的资源。

假设您的公司从事水果业务，并委托您自动将苹果部署到 Kubernetes 集群。当然，这个例子与实际场景无关，只是为了说明您可以随意扩展 Kubernetes API。

苹果的颜色可以是green、red或yellow，每个苹果都有其重量。让我们创建一个 YAML 来在 Kubernetes API 上反映这一点：

# apple-crd.yaml

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: apples.my-fruit.com
spec:
  group: my-fruit.com
  names:
    kind: Apple
    listKind: ApplesList
    plural: apples
    singular: apple
  scope: Namespaced
  versions:
    - name: v1alpha1
      schema:
        openAPIV3Schema:
          properties:
            apiVersion:
              type: string
            kind:
              type: string
            metadata:
              type: object
            spec:
              properties:
                color:
                  enum:
                    - green
                    - red
                    - yellow
                  type: string
                weightInGrams:
                  type: integer
              type: object
          type: object
      served: true
      storage: true

v1alpha1我们为版本定义了两个属性.properties.spec：

• color（可以采用 中的一个值enum）
• weightInGrams

要告诉 Kubernetes API 有一种新类型的对象，我们只需将前一个文件应用到集群即可：

kubectl apply -f apple-crd.yaml

customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/apples.my-fruit.com created

Kubernetes API 现在已经准备好接收Apples、验证它们并将它们存储到etcd。

不要相信我的话，您可以创建一个满足上述 CRD 模式的 Kubernetes 对象：

# green-apple.yaml

apiVersion: my-fruit.com/v1alpha1
kind: Apple
metadata:
  name: green-apple
spec:
  color: green
  weightInGrams: 200

并将其应用到集群：

kubectl apply -f green-apple.yaml

apple.my-fruit.com/green-apple created

现在，您的集群可以处理多一种类型的资源，并且您可以在同一个 Kubernetes 集群内存储和处理自定义数据。这是一个完全有效的命令：

kubectl get apples

NAME          AGE
green-apple   6s

那么我可以将 Kubernetes 用作数据库吗？

现在我们知道我们可以在 Kubernetes 数据库中存储任何类型的对象并通过 K8s API 进行管理，我们应该对滥用这个概念的程度划定界限。

显然，你的应用程序数据（例如示例中的水果）在谈到 CRD 时会落入滥用的范畴。你应该针对这种情况开发独立的 API 并使用单独的数据库。

如果您需要对象可访问，kubectl并且对象的 API 是声明式的，那么 CRD 非常适合。此外，扩展 Kubernetes API 的另一个很好的用例是实现Kubernetes Operator 模式，更多内容请见后续博客文章 😄

另一方面，如果您决定采用 CRD 路线，那么您将非常依赖 K8s API 如何处理资源，并且您可能会因为其 API 组和命名空间而受到限制。

Kubernetes CRD 是一款强大的工具，可以帮助您构建新的开发者平台和工具。Cyclops 的开发工作基于 CRD，欢迎随时访问我们的代码库进行查看。