Kubernetes官方java客户端之五:proto基本操作

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程序员欣宸 发表于 2022/01/14 08:39:15 2022/01/14
【摘要】 实战K8S官方java客户端的protobuf基本操作

欢迎访问我的GitHub

https://github.com/zq2599/blog_demos
内容:所有原创文章分类汇总及配套源码,涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等;

概览

  1. 本文是《Kubernetes官方java客户端》系列的第五篇,以下提到的java客户端都是指client-jar.jar
  2. 经过前面四篇文章的准备和尝试,我们对java客户端有了初步了解,也成功运行了hello world,接下来要做的是继续深入学习和实践,掌握这门利器;

两个主要脉络

  • java客户端的基本功能并不复杂,就是以何种手段发起对K8S资源的增删改查请求,把握以下两个主脉络即可:
  1. proto主线:用K8S官方的protobuf定义将各种资源生成java类,用少量API处理这些对象(特点,API极少,每个API都通用,处理所有类型的资源对象);
  2. openapi主线:使用openapi工具,将所有资源都自动生成增删改查的API(特点:API极多,每个资源都有自身的API);

今天的文章咱们来学习和了解proto主线

proto主线的核心类ProtoClient

  1. 前面曾提到proto主线的特点是API极少,咱们来看看这些少量的API的源头:ProtoClient类
    在这里插入图片描述

  2. 如上图所示,ProtoClient提供了增删改查接口,我们可以用这些接口实现对K8S资源的操作;

  3. 有了接口,接下来要搞清楚参数怎么准备,先看create方法的源码,看它需要什么样的参数:
    在这里插入图片描述

  4. 如上图所示,create方法的第一个参数就是K8S资源类,该类的特性是在泛型中约束的,必须实现com.google.protobuf.Message的子接口;

  5. 这些入参Message的子类从哪里来呢?例如我们要创建一个NameSpace的时候,是自己写一个Message子类?还是说哪里有现成的?接下来要做的就是搞清楚K8S资源类来自哪里?毕竟所有K8S资源的操作都要用上这些java类;

  6. 一起去java客户端的源码寻找线索,这是父子结构的maven工程,在名为client-java-proto的子工程中,它的README文件给出了线索,地址是:https://github.com/kubernetes-client/java/tree/master/proto ,如下图:
    在这里插入图片描述

  7. 上图红框中的操作向我们揭示了整个过程:先去下载另一个github仓库,然后此仓库里有脚本generate.sh,该脚本根据protobuf配置生成java类,这些java文件被放置在java/proto/src/main/java目录下;

  8. 本文是学习K8S官方java客户端的文章,有关K8S的protobuf详情不在这里展开,只给出一段关键脚本供您参考,这是根据proto自动生成代码时执行的脚本,用于下载protobuf文件,地址:https://github.com/kubernetes-client/gen/blob/master/proto/dependencies.sh ,如下图:
    在这里插入图片描述

  9. 上图红框中的地址是:https://raw.githubusercontent.com/kubernetes//api/master/rbac/v1alpha1/generated.proto ,内容如下,java客户端中的java代码就是根据这些内容生成的:
    在这里插入图片描述

  10. 结合前面的分析,再回到java客户端源码的子工程client-java-proto,可以找到generate.sh脚本生成的V1.java,这个java文件里面有V1版本的所有protobuf对象,如下图:
    在这里插入图片描述

  11. 上图红框中Namespace类是GeneratedMessageV3的子类,来看下GeneratedMessageV3的继承关系,如下图,该类实现了Message接口,满足ProtoClient.create方法对入参的泛型约束:
    在这里插入图片描述

小结

  1. ProtoClient类提供的操作K8S资源的增删改查方法;
  2. java客户端的client-java-proto子工程内,有通过K8S官方protobuf生成的对象类,这些类就是ProtoClient的增删查用到的参数;
  3. 增删改查方法有了,涉及的对象也有了,接下来可以实战了;

实战前的准备

现在还不能马上写代码,还差最后一个准备步骤:确认API参数

  • 假设实战的内容是查询kube-system这个namespace下面的所有pod列表,那么API相关信息在哪获取:
  1. 打开API在线文档,我这里K8S版本是1.15,地址是:https://v1-15.docs.kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.15/

  2. 如下图,红框1是pod列表的接口文档,红框2显示了该URL,有了这个URL我们可以编码了:
    在这里插入图片描述

  3. 在今后的操作中,所有资源都可以根据该文档找到对应的API信息,辅助我们编码;

  4. 终于,可以开始实战了;

源码下载

  1. 如果您不想编码,可以在GitHub下载所有源码,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
  1. 这个git项目中有多个文件夹,本章的应用在kubernetesclient文件夹下,如下图红框所示:
    在这里插入图片描述

开始编码

  1. 打开《Kubernetes官方java客户端之一:准备 》中创建的kubernetesclient工程,在里面新建子工程protobufclient,其pom.xml内容如下,要注意的是spring-boot-starter-json已经被排除,因此序列化工具会变为Gson(原本默认是jackson):
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <parent>
        <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
        <artifactId>kubernetesclient</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        <relativePath>../pom.xml</relativePath>
    </parent>

    <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
    <artifactId>protobufclient</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>protobufclient</name>
    <description>Demo project for protobuf client</description>
    <packaging>jar</packaging>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-starter-json</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.kubernetes</groupId>
            <artifactId>client-java</artifactId>
        </dependency>

    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>2.3.0.RELEASE</version>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>
  1. 新增ProtobufApplication.java,这是新工程的引导类,也有通过ProtoClient查询pod列表的代码:
package com.bolingcavalry.protobufclient;

import com.google.gson.GsonBuilder;
import io.kubernetes.client.ProtoClient;
import io.kubernetes.client.ProtoClient.ObjectOrStatus;
import io.kubernetes.client.openapi.ApiClient;
import io.kubernetes.client.proto.Meta;
import io.kubernetes.client.proto.V1.Namespace;
import io.kubernetes.client.proto.V1.PodList;
import io.kubernetes.client.util.ClientBuilder;
import io.kubernetes.client.util.KubeConfig;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.io.FileReader;

@SpringBootApplication
@RestController
@Slf4j
public class ProtobufApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProtobufApplication.class, args);
    }

    /**
     * 根据配置文件创建ProtoClient实例
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private ProtoClient buildProtoClient() throws Exception {
        // 存放K8S的config文件的全路径
        String kubeConfigPath = "/Users/zhaoqin/temp/202007/05/config";
        // 以config作为入参创建的client对象,可以访问到K8S的API Server
        ApiClient client = ClientBuilder
                .kubeconfig(KubeConfig.loadKubeConfig(new FileReader(kubeConfigPath)))
                .build();

        // 创建操作类
        return new ProtoClient(client);
    }

    @RequestMapping(value = "/createnamespace/{namespace}", method = RequestMethod.GET)
    public ObjectOrStatus<Namespace> createnamespace(@PathVariable("namespace") String namespace) throws Exception {
        // 创建namespace资源对象
        Namespace namespaceObj =
                Namespace.newBuilder().setMetadata(Meta.ObjectMeta.newBuilder().setName(namespace).build()).build();

        // 通过ProtoClient的create接口在K8S创建namespace
        ObjectOrStatus<Namespace> ns = buildProtoClient().create(namespaceObj, "/api/v1/namespaces", "v1", "Namespace");

        // 使用Gson将集合对象序列化成JSON,在日志中打印出来
        log.info("ns info \n{}", new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(ns));

        return ns;
    }

    @RequestMapping(value = "/pods/{namespace}", method = RequestMethod.GET)
    public ObjectOrStatus<PodList> pods(@PathVariable("namespace") String namespace) throws Exception {
        // 通过ProtoClient的list接口获取指定namespace下的pod列表
        ObjectOrStatus<PodList> pods = buildProtoClient().list(PodList.newBuilder(), "/api/v1/namespaces/" + namespace + "/pods");

        // 使用Gson将集合对象序列化成JSON,在日志中打印出来
        log.info("pod info \n{}", new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(pods));

        return pods;
    }
}
  1. 上述代码展示了ProtoClient的API的用法,一个是获取pod列表,一个是创建namespace;

验证

  1. 确保K8S环境的config文件在本地可以访问(代码中kubeConfigPath变量的值);

  2. 运行ProtobufApplication;

  3. 先尝试获取kube-system这个namespace下的所有pod列表,在浏览器访问:http://localhost:8080/pods/kube-system ,响应如下图,红框中的items_数组就是所有pod信息:
    在这里插入图片描述

  4. 上图中的items_数组,展开一个却name字段是byte数组,没办法看出真实内容:
    在这里插入图片描述

  5. 借助IDEA的断点功能,可以看清上述name_字段的内容,如下图:
    在这里插入图片描述

  6. 再来试试创建namespace的功能,浏览器执行:http://localhost:8080/createnamespace/aaabbbccc ,就会创建名为aaabbbccc的namespace,并将ProtoClient.create的返回信息展现到浏览器上:
    在这里插入图片描述

  7. SSH登录上K8S服务器,查看namespace,如下图红框,可以见到新增的namespace:
    在这里插入图片描述

  8. 验证完成,基于ProtoClient的API和K8S官方的在线API文档,我们可以轻松操作K8S环境;

ProtoClient的短板

  1. ProtoClient的短板其实在前面已经提到了,如下图红框4所示,在线API文档中提到查询pod列表的时候可以输入一些参数(例如过滤条件),但是ProtoClient提供的API咱们也看过了,并不支持输入查询参数:
    在这里插入图片描述

  2. 来看下ProtoClient请求K8S Api service的核心代码,如下图红框所示,请求参数字段已经写死,所以外面调用ProtoClient的API时根本没办法把参数传进来:
    在这里插入图片描述

  3. 咱们可以参考上述代码自己写一段,把红框位置改为API文档中指定的参数,但是,这样似乎略微麻烦,还有更好的办法吗?

  • 当然有,敬请期待下一篇,一起学习和实战openapi主线;
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