我们在做CRD开发时，除了要写CRD定义之外，最重要的是实现CRD对应的Controller，这样CRD才能真正有用，而不论什么CRD，它的Controller的逻辑框架是大致一样的，主要就是监听CRD资源的变化事件，然后触发Reconcile逻辑去执行对应的动作，确保实际状态跟CRD的定义状态保持一致，此外，还有一些其他通用功能，比如监控、选主、Wehbook等，这种开发范式现在称之为Operator，在万物皆可CRD的云原生时代，这种通用需求早已被剥离出来，成为单独的第三方库，即controller-runtime，而operator-sdk也封装的是 controller-runtime，方便进行operator的开发，可见其重要性，本篇文章就对 controller-runtime 的概念、原理以及核心逻辑进行下介绍。

概述

在 Kubernetes API 多版本和序列化 这篇文章中，介绍了API多版本的功能和实现原理，其中Codec就是用来做序列化工作的，它主要用在两个地方：一个是通过HTTP协议跟客户端进行交互时，会对传输的数据进行序列化和反序列化，将字节流类型的数据转换成对应的API对象，或者是将API对象转换成对应格式的数据返回给客户端；一个是用在存储层的，即API对象存储到数据库时，也需要经过编码的，即经过序列化，默认是存储成 protobuf格式的数据，然后从数据库读出来数据时，又会反序列化为对应的API对象，下面我们来分析下Codec的实现机制。

概述

在 Kubernetes API 多版本和序列化 这篇文章中，介绍了API多版本的功能和实现原理，其中Scheme就是其实现原理的一项重要机制，在平时的开发中也经常会遇到，本篇文章就对其进行下分析。

Scheme起到了一个类型（Type）注册中心的作用，在API Server内部，全局只有一个Scheme实例，各个版本的API资源，会将他们的类型，注册到Scheme中来，同时，也会将如何进行类型转换的方法注册到Scheme中来，后续在Handler中进行版本转换以及序列化时，则会使用Scheme中注册的类型创建对应版本的对象，以及使用注册的类型转换的方法对不同版本的对象进行转换。

前言

三年前在分析Kubernete APIServer时，就经常遇到两个东西，一个是Scheme，一个是Codec，当时对它们并不是很理解，也没有去细究，但是后来越来越多的能够遇见它们，尤其是在做Kubernetes API相关的开发时，Scheme的出镜率很高，于是查了下资料才知道，原来他们跟Kubernetes的API多版本和序列化有关，而API多版本又属于Kubernetes API的重要特性，它跟一般应用的多版本API还不太一样，有它自己的特色，因此搞懂它的相关概念和实现原理是相当有必要的。从前面介绍apiserver的系列文章上也可以看到，因为Kubernetes要处理很多种资源，可以说是包罗万象，所以它做了很多的抽象，而API多版本则是在这些抽象之上再度抽象的艺术，因此还是比较难以理解的，但是这些设计都是随着时间的推移逐渐演进出来的，有它的合理性，甚至当理解了它的机制之后，会发现它的设计之美，仿佛是一件艺术品。毕加索说，艺术是揭示真理的谎言，就让我们拨开API多版本的层层迷雾，去探寻下它的本质。

在CSI之前，Kubernetes本身就内置了很多插件去对接第三方存储，如果内置插件不满足需求，还可以通过FlexVolume机制，去编写自己的存储插件，然后被动态的加载到Kubernetes中，也就是说Kubernetes并不存在像对接容器运行时那种代码侵入性不好维护的问题，那为什么还要再制定一套CSI机制去对接第三方存储呢？其实CSI是一个更通用的存储对接方案，它不仅仅是针对Kubernetes的，而是针对所有的容器编排系统，比如Mesos也支持CSI，而且CSI是通过RPC机制进行交互的，跟语言无关，这样就给存储厂商带来极大的便利，写一次CSI插件，就可以适配到各种容器编排系统，不用为每种容器编排系统单独开发存储插件，这在CSI协议的目标中做了清晰的描述：

CNI简介

这里说Kubelet CNI，其实说法有些不准确，在Kubernetes Kubelet机制概述中就介绍过，Kubelet并没有直接跟CNI交互，而是通过容器运行时跟外部网络进行交互的，换句话说，CNI解决的是容器网络插件化的问题，跟Kubernetes这种容器编排系统并没有直接关系，但是有很多文章都说Kubelet支持了CNI，包括Kubernets官方的文档Network Plugins，其实这里是特指的Docker，因为Docker本身并不支持CNI，kubelet将对Docker网络环境的创建和删除，通过CNI的方式，放在了dockershim中，如果Kubernetes移除了对Docker的支持，就会移除dockershim，那么kubelet对CNI的支持也就会移除，这样两者就完全没有关系了。

CRI机制简介

CRI机制早在2016年的1.5版本就发布出来了，官方在这篇博文中做了介绍，引入CRI的目的是为了让Kubernetes能够对接多种Container Runtime，而不仅限于Docker这一种。我们知道Docker曾经是容器领域的王者，它的出现开启了容器化时代，紧随其后，又出了很多种其他的容器技术，并且随着容器技术的流行，自然而然产生了对容器编排的需求，于是又涌现了一批容器编排的技术，而Kubernetes就是其中的佼佼者，凭借其强大的社区力量和先进的设计理念，很快独领风骚，在众多竞争者中脱颖而出。

距离上一篇文章，已经过去了将近9个月的时间，2021年第一篇文章，竟然是到8月份了，真没想到这个kubelet竟然拖了我这么长时间。研究api以及scheduler的日夜还历历在目，不知不觉就过了这么长时间，现在突然写起来，恍如隔世的感觉，这一方面说明kubelet相比其他组件确实要更复杂一些，另一方面说明最近这一段时间我有些懈怠了，感觉有50%的时间在忙其他事情，25%的时间在研究kubelet，然后25%的时间在懈怠。不过还好，经过这么长时间断断续续的研究，记了很多笔记，梳理清楚了其大致脉络，对kubelet有了一个比较全面的认知，尤其是跟框架有关的，比如CRI，CNI，CSI等各种Plugin机制，知道了这些框架的原理，不论是做插件开发还是运维，都能够按图索骥，快速找到问题所在，然后再深入到具体的细节中。

简介

在Kubernetes Scheduler机制概览中就介绍过Scheduling Framework这个新的调度框架，它通过Plugins以及Extension Points的方式对调度框架进行了重构，通过在各个预定义的扩展点，插入Plugin的方式，扩展Scheduler的功能，核心的调度算法逻辑，也都放到了Plugin中，如果默认的调度器中的Plugin不能满足需求，可以自己写插件，但是要重新编译代码。

背景

在Kubernetes Scheduler机制概览中就介绍过Cache的作用，它的主要作用是加速调度过程中查询pod和node等信息的速度，此外，还有Snapshot机制，即为了保持调度时数据的一致性，对缓存打的快照。