当 Kubernetes 集群运行在云平台内部时，Cloud Provider 使得 Kubernetes 可以直接利用云平台实现持久化卷、负载均衡、网络路由、DNS 解析以及横向扩展等功能。

常见 Cloud Provider

Kubenretes 内置的 Cloud Provider 包括

  • GCE
  • AWS
  • Azure
  • Mesos
  • OpenStack
  • CloudStack
  • Ovirt
  • Photon
  • Rackspace
  • Vsphere

当前 Cloud Provider 工作原理

  • apiserver，kubelet，controller-manager 都配置 cloud provider 选项

  • Kubelet

    • 通过 Cloud Provider 接口查询 nodename
    • 向 API Server 注册 Node 时查询 InstanceID、ProviderID、ExternalID 和 Zone 等信息
    • 定期查询 Node 是否新增了 IP 地址
    • 设置无法调度的条件（condition），直到云服务商的路由配置完成

  • kube-apiserver

    • 向所有 Node 分发 SSH 密钥以便建立 SSH 隧道
    • PersistentVolumeLabel 负责 PV 标签
    • PersistentVolumeClainResize 动态扩展 PV 的大小

  • kube-controller-manager

    • Node 控制器检查 Node 所在 VM 的状态。当 VM 删除后自动从 API Server 中删除该 Node。
    • Volume 控制器向云提供商创建和删除持久化存储卷，并按需要挂载或卸载到指定的 VM 上。
    • Route 控制器给所有已注册的 Nodes 配置云路由。
    • Service 控制器给 LoadBalancer 类型的服务创建负载均衡器并更新服务的外网 IP。

独立 Cloud Provider 工作 原理 以及跟踪进度

  • Kubelet 必须配置 --cloud-provider=external，并且 kube-apiserver 和 kube-controller-manager 必须不配置 cloud provider。`
  • kube-apiserver 的准入控制选项不能包含 PersistentVolumeLabel。
  • cloud-controller-manager 独立运行，并开启 InitializerConifguration。
  • Kubelet 可以通过 provider-id 选项配置 ExternalID，启动后会自动给 Node 添加 taint node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized=NoSchedule。
  • cloud-controller-manager 在收到 Node 注册的事件后再次初始化 Node 配置，添加 zone、类型等信息，并删除上一步 Kubelet 自动创建的 taint。

  • 主要逻辑（也就是合并了 kube-apiserver 和 kube-controller-manager 跟云相关的逻辑）

    • Node 控制器检查 Node 所在 VM 的状态。当 VM 删除后自动从 API Server 中删除该 Node。
    • Volume 控制器向云提供商创建和删除持久化存储卷，并按需要挂载或卸载到指定的 VM 上。
    • Route 控制器给所有已注册的 Nodes 配置云路由。
    • Service 控制器给 LoadBalancer 类型的服务创建负载均衡器并更新服务的外网 IP。
    • PersistentVolumeLabel 准入控制负责 PV 标签
    • PersistentVolumeClainResize 准入控制动态扩展 PV 大小

如何开发 Cloud Provider 扩展

Kubernetes 的 Cloud Provider 目前正在重构中

  • v1.6 添加了独立的 cloud-controller-manager 服务，云提供商可以构建自己的 cloud-controller-manager 而无须修改 Kubernetes 核心代码
  • v1.7-v1.10 进一步重构 cloud-controller-manager，解耦了 Controller Manager 与 Cloud Controller 的代码逻辑
  • v1.11 External Cloud Provider 升级为 Beta 版

构建一个新的云提供商的 Cloud Provider 步骤为

  • 编写实现 cloudprovider.Interface 的 cloudprovider 代码

  • 将该 cloudprovider 链接到 cloud-controller-manager

    • 在 cloud-controller-manager 中导入新的 cloudprovider：import "pkg/new-cloud-provider"
    • 初始化时传入新 cloudprovider 的名字，如 cloudprovider.InitCloudProvider("rancher", s.CloudConfigFile)
  • 配置 kube-controller-manager --cloud-provider=external
  • 启动 cloud-controller-manager

具体实现方法可以参考 rancher-cloud-controller-manager 和 cloud-controller-manager。