Finalizers

Finalizers 允许 Operator 控制器实现异步的 pre-delete hook。比如你给 API 类型中的每个对象都创建了对应的外部资源，你希望在 k8s 删除对应资源时同时删除关联的外部资源，那么可以通过 Finalizers 来实现。
Finalizers 是由字符串组成的列表，当 Finalizers 字段存在时，相关资源不允许被强制删除。存在 Finalizers 字段的的资源对象接收的第一个删除请求设置 metadata.deletionTimestamp 字段的值， 但不删除具体资源，在该字段设置后， finalizer 列表中的对象只能被删除，不能做其他操作。
当 metadata.deletionTimestamp 字段非空时，controller watch 对象并执行对应 finalizers 的动作，当所有动作执行完后，需要清空 finalizers ，之后 k8s 会删除真正想要删除的资源。

Operator finalizers 使用

介绍了 Finalizers 概念，那么我们来看看在 Operator 中如何使用，在 Operator Controller 中，最重要的逻辑就是 Reconcile 方法，finalizers 也是在 Reconcile 中实现的。要注意的是，设置了 Finalizers 会导致 k8s 的 delete 动作转为设置 **metadata.deletionTimestamp** 字段，如果你通过 kubectl get 命令看到资源存在这个字段，则表示资源正在删除（deleting）。
有以下几点需要理解：

  1. 如果资源对象未被删除且未设置 finalizers，则添加 finalizer并更新 k8s 资源对象；
  2. 如果正在删除资源对象并且 finalizers 仍然存在于 finalizers 列表中，则执行 pre-delete hook并删除 finalizers ，更新资源对象；
  3. 由于以上两点，需要确保 pre-delete hook是幂等的。

    kuberbuilder 示例

    我们来看一个 kubebuilder 官方示例：
12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667 func (r CronJobReconciler) Reconcile(req ctrl.Request) (ctrl.Result, error) { ctx := context.Background() log := r.Log.WithValues(“cronjob”, req.NamespacedName) var cronJob batch.CronJob if err := r.Get(ctx, req.NamespacedName, &cronJob); err != nil { log.Error(err, “unable to fetch CronJob”) return ctrl.Result{}, ignoreNotFound(err) } // 声明 finalizer 字段，类型为字符串 myFinalizerName := “storage.finalizers.tutorial.kubebuilder.io” // 通过检查 DeletionTimestamp 字段是否为0 判断资源是否被删除 if cronJob.ObjectMeta.DeletionTimestamp.IsZero() { // 如果为0 ，则资源未被删除，我们需要检测是否存在 finalizer，如果不存在，则添加，并更新到资源对象中 if !containsString(cronJob.ObjectMeta.Finalizers, myFinalizerName) { cronJob.ObjectMeta.Finalizers = append(cronJob.ObjectMeta.Finalizers, myFinalizerName) if err := r.Update(context.Background(), cronJob); err != nil { return ctrl.Result{}, err } } } else { // 如果不为 0 ，则对象处于删除中 if containsString(cronJob.ObjectMeta.Finalizers, myFinalizerName) { // 如果存在 finalizer 且与上述声明的 finalizer 匹配，那么执行对应 hook 逻辑 if err := r.deleteExternalResources(cronJob); err != nil { // 如果删除失败，则直接返回对应 err，controller 会自动执行重试逻辑 return ctrl.Result{}, err } // 如果对应 hook 执行成功，那么清空 finalizers， k8s 删除对应资源 cronJob.ObjectMeta.Finalizers = removeString(cronJob.ObjectMeta.Finalizers, myFinalizerName) if err := r.Update(context.Background(), cronJob); err != nil { return ctrl.Result{}, err } } return ctrl.Result{}, err }}func (r Reconciler) deleteExternalResources(cronJob *batch.CronJob) error { // // 删除 crobJob关联的外部资源逻辑 // // 需要确保实现是幂等的}func containsString(slice []string, s string) bool { for , item := range slice { if item == s { return true } } return false}func removeString(slice []string, s string) (result []string) { for , item := range slice { if item == s { continue } result = append(result, item) } return}

cluster-api-provider-vsphere 实现

看完了示例，我们来招一个具体项目看看，cluster-api-provider-vsphere 是 cluster-api 相关项目，用于提供 vsphere 相关资源创建的 Operator，采用 kubebuilder 来实现的。
vspheremachine_controller.go 中实现了 Reconcile 方法：

123456789101112131415161718 // Reconcile ensures the back-end state reflects the Kubernetes resource state intent.func (r *VSphereMachineReconciler) Reconcile(req ctrl.Request) (_ ctrl.Result, reterr error) { … // Always close the context when exiting this function so we can persist any VSphereMachine changes. defer func() { if err := machineContext.Patch(); err != nil && reterr == nil { reterr = err } }() // Handle deleted machines if !vsphereMachine.ObjectMeta.DeletionTimestamp.IsZero() { return r.reconcileDelete(machineContext) } // Handle non-deleted machines return r.reconcileNormal(machineContext)}

在 Reconcile 中检测了 DeletionTimestamp 是否为0 ，如果不为0 ，则表示资源处于正在删除中，那么来看下 reconcileDelete 实现：

1234567891011121314151617181920212223 func (r VSphereMachineReconciler) reconcileDelete(ctx context.MachineContext) (reconcile.Result, error) { ctx.Logger.Info(“Handling deleted VSphereMachine”) var vmService services.VirtualMachineService = &govmomi.VMService{} // 执行删除虚拟机逻辑 vm, err := vmService.DestroyVM(ctx) if err != nil { // 如果删除失败，则直接返回错误，controller 会自动重试 return reconcile.Result{}, errors.Wrapf(err, “failed to destroy VM”) } // 重新调度删除虚拟机逻辑，直到虚拟机状态处于 notfound 状态 if vm.State != infrav1.VirtualMachineStateNotFound { ctx.Logger.V(6).Info(“requeuing operation until vm state is reconciled”, “expected-vm-state”, infrav1.VirtualMachineStateNotFound, “actual-vm-state”, vm.State) return reconcile.Result{RequeueAfter: config.DefaultRequeue}, nil } // pre-delete hook执行成功，也就是上面的删除虚拟机逻辑执行成功，则清空 Finalizers ctx.VSphereMachine.Finalizers = clusterutilv1.Filter(ctx.VSphereMachine.Finalizers, infrav1.MachineFinalizer) return reconcile.Result{}, nil}

可以看到整体逻辑与示例的使用是一致的，主要通过这种方式来达到 pre-delete hook 的效果。

k8s-initializer-finalizer-practice

在搜索相关资料的时候，看到有人在 SO 上问了如何使用的问题，其中有个回答中附上了一个练习项目，项目很小，很适合了解 Finalizers 概念。
相关逻辑如下：

123456789101112131415161718192021222324252627 }else{ customdeployment:=obj.(crdv1alpha1.CustomDeployment).DeepCopy() fmt.Println(“Event…………………………”) if customdeployment.DeletionTimestamp != nil{ // check if it has finalizer if customdeployment.GetFinalizers()!=nil{ finalizers:=customdeployment.GetFinalizers() // check if first finalizer match with deletepod.crd.emruz.com if finalizers[0]==”deletepods.crd.emruz.com“{ // _,err:=myutil.PatchCustomDeployment(c.clientset,customdeployment, func(deployment crdv1alpha1.CustomDeployment) *crdv1alpha1.CustomDeployment { // delete pods under this deployment err:=myutil.DeletePods(c.kubeclient,c.podLabel) if err!=nil{ fmt.Println(“Failed to remove all pods. Reason: “,err) return nil } // pods sucessfully removed. remove the finalizer customdeployment.ObjectMeta=myutil.RemoveFinalizer(customdeployment.ObjectMeta) return customdeployment }) if err!=nil{ return err } } }

总结

在开发 Operator 时，pre-delete hook 是一个很常见的需求，目前只发现了 Finalizers 适合实现这个功能，需要好好掌握。