Kubernetes对象一概览

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关于《Kubernetes对象深入学习》系列

• 在client-go的学习和使用过程中，不可避免涉及到对象相关的代码，经常面临一个尴尬的现象：平时代码能读懂七七八八，一旦写的时候就感觉无从下手，甚至抄都不知道去哪抄，例如：拿到一个runtime.Object类型的接口该如何处理，它的具体实现可能有哪些？如何取得它的name、label、annonation等信息？
• 为了解决这些问题，必须对kubernetes的对象及其相关的代码有足够了解，然而面对大量代码和知识点，如何将其梳理清晰，合理拆分为多个重点，进行系统的学习，这就是《Kubernetes对象深入学习》系列的主要任务
• 写这个系列的过程，也是欣宸自己的学习过程，整个系列会包含丰富的图示、表格、实战等元素加入，这些都是欣宸原创的特色，总之就是手段齐出，尽可能将知识点清晰立体的传达给您

本篇概览

• 本文是《Kubernetes对象深入学习》系列的开篇，咱们先从整体上说清楚这个系列讲的是哪些内容，涉及哪些知识点，还要理清它们之间的关系，后续的文章会聚焦这些知识点深入学习，如此一来，从入门到精通也不是没有可能[dog]
• 接下来会从对象定义开始，再展开与之相关的接口和实现类进行分析，最后结合实际的kubernetes资源来分析，这样就完成了对kubernetes对象的初步了解

核心知识点

• 为了便于理解，这里将核心知识浓缩为几下几点

1. 与对象有关的大部分源码在k8s.io/apimachinery这个module中
2. 对象的根源是runtime.Object，官方描述如下
   
3. 这里将对象相关的知识按照不同侧重点梳理出三条线，以便咱们逐个击破，避免那种面对大量知识点无从下手的困境，具体的三条线如下图所示，分别是：对象类型、属性、列表属性，每个知识点都有明确的接口和实现
   

• 从上图可见，runtime.Object是个接口，其真实的实现可能是单个对象，也可能是列表对象，但无论是哪种都实现了类型接口schema.ObjectKind，然后就是它们各自的特有接口：单个对象有metav1.Object，列表对象有metav1.Listinterface

• 注意：上图是学习路线，不是UML！

关于metav1

• 在kubernetes源码中，metav1是k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1这个package的别名，如下所示，因此文中都用metav1来表示完整的包

metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"

源码位置

• 为了便于翻阅源码，这里用列表将其整理好以便随时用到（可以看出内容确实不少，这些kubernetes的基础知识，是不推荐速成的，还是认真深入学习逐个掌握吧）

• 有了上面的表格，那么多interface和struct终于不显得混乱了，再捋一捋会更清晰：

1. 除了类型接口比较特殊，属于schema包，其余所有接口和实现类都在metav1包中
2. 实现类的名字都是xxxMeta

runtime.Object和metav1.TypeMeta的关系（非常重要！）

• runtime.Object和metav1.TypeMeta的关系需要尽早理清楚，后面的学习会顺利很多
• 先看runtime.Object的源码，如下所示，非常简单的接口，只定义了两个方法

type Object interface {
	GetObjectKind() schema.ObjectKind
	DeepCopyObject() Object
}

• 再看schema.ObjectKind接口

type ObjectKind interface {
	// SetGroupVersionKind sets or clears the intended serialized kind of an object. Passing kind nil
	// should clear the current setting.
	SetGroupVersionKind(kind GroupVersionKind)
	// GroupVersionKind returns the stored group, version, and kind of an object, or an empty struct
	// if the object does not expose or provide these fields.
	GroupVersionKind() GroupVersionKind
}

• 最后看metav1.TypeMeta的代码，把runtime.Object和schema.ObjectKind定义的方法都实现了（注意，弄清楚这一点非常重要）
  

• 也就是说metav1.TypeMeta实现了runtime.Object的GetObjectKind方法，至于另一个方法DeepCopyObject，咱们来看看Pod的源码就一目了然了
  

• 关于上图黄色箭头1指向的deepcopy-gen，涉及到代码生成工具，此工具在编译时会把代码生成在kubernetes源码目录中，再用于编译，举个例子，pod有关的生成代码如下
  

• 通过上面对Pod代码的分析，得到这么一个规律：如果一个数据结构内嵌了TypeMeta，并且用deepcopy-gen工具生成DeepCopyObject方法，那么这个数据结构就是runtime.Object接口的实现类（非常重要！）

• 按照这个规则去找一个列表对象看看，就选PodList吧，这是kubernetes用来表达Pod对象列表的数据结构，如下图所示，和Pod一样的套路
  

• 现在对最基础的runtime.Ojbect算是有了一定的了解，接下来分别观察单个对象和列表对象，即要看它们和通用接口TypeMeta的关系，也要看它们各自特有的接口：ObjectMeta和ListMeta

单个对象实现的接口：TypeMeta和ObjectMeta

• 虽然用表格和关系图做了梳理，但还是有些抽象，所以这里来举个具体的例子，把前面那些对象、接口、实现的关系做个说明
• 在kubernetes开发中，pod应该是最常见的对象了，它的数据结构源码在kubernetes仓库中的apis/core/types.go文件

// 1. 代码生成器来生成runtime.Object接口的实现
//  k8s:deepcopy-gen:interfaces=k8s.io/apimachinery/pkg/runtime.Object

// Pod is a collection of containers, used as either input (create, update) or as output (list, get).
type Pod struct {
	// 2. 这样就实现了schema.ObjectKind接口
	metav1.TypeMeta
	
	// 3. 这样就实现了metav1.Object接口
	//  optional
	metav1.ObjectMeta

	// Spec defines the behavior of a pod.
	//  optional
	Spec PodSpec

	// Status represents the current information about a pod. This data may not be up
	// to date.
	//  optional
	Status PodStatus
}

• 从上述代码可见，Pod数据结构嵌入了metav1.TypeMeta、metav1.ObjectMeta，这就实现了schema.ObjectKind和metav1.Object接口
• 如果上面对Pod源码的分析还不够具体，您依然对TypeMeta和ObjectMeta没有形象具体的认识，那就再找个更具体例子吧
• 在kubernetes环境执行kubectl get pod kube-apiserver-hedy -n kube-system -o yaml，作用是以yaml格式的名义查看api-server的pod详情，内容如下图所示，属于TypeMeta和ObjectMeta部分的内容用黄色箭头标识出来了
  
• 现在您应该对metav1.TypeMeta、metav1.ObjectMeta有了大致认识，也发现了一个问题：不是分了三条学习线路吗？还有个metav1.ListInterface呢？

列表对象实现的接口：TypeMeta和ListMeta

• 为了说清楚metav1.ListInterface，还是以Pod为例吧，它有自己专属的列表对象PodList，源码如下

type PodList struct {
	metav1.TypeMeta
	//  optional
	metav1.ListMeta

	Items []Pod
}

• 也就是说，kubernetes在表达Pod列表的时候，并不是简单的使用Pod切片，而是使用了PodList对象，列表的真实数据存储在Items字段中
• PodList内嵌了metav1.TypeMeta，这和Pod是一致的，因此这里得出一个重要结论：PodList也是runtime.Object接口的的具体实现，这很重要！
• 请务必注意：当一段代码中出现runtime.Object时，它的真实对象可能是一个资源实例，例如Pod，也可能是个列表对象，例如PodList
• 还剩一个问题：PodList和ListInterface有啥关系呢？很简答：PodList内嵌了metav1.ListMeta，metav1.ListMeta又是ListInterface的实现类，因此PodList也是ListInterface的实现类
• 至此，本篇算是完成了，咱们算是对kubernetes的对象和相关接口有了基本的了解，至少它们关系已经理清楚，读kubernetes源码的时候可以对的上号了，接下来的内容就会聚焦到每个知识点的深度上，再配上丰富的编码实战，咱们有信心学好kubernetes知识

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