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Operator 模式	concept	30

Operator 是 Kubernetes 的扩展软件， 它利用定制资源管理应用及其组件。 Operator 遵循 Kubernetes 的理念，特别是在控制器方面。

初衷

Operator 模式 旨在记述（正在管理一个或一组服务的）运维人员的关键目标。 这些运维人员负责一些特定的应用和 Service，他们需要清楚地知道系统应该如何运行、如何部署以及出现问题时如何处理。

在 Kubernetes 上运行工作负载的人们都喜欢通过自动化来处理重复的任务。 Operator 模式会封装你编写的（Kubernetes 本身提供功能以外的）任务自动化代码。

Kubernetes 上的 Operator

Kubernetes 为自动化而生。无需任何修改，你即可以从 Kubernetes 核心中获得许多内置的自动化功能。 你可以使用 Kubernetes 自动化部署和运行工作负载，甚至 可以自动化 Kubernetes 自身。

Kubernetes 的 {{< glossary_tooltip text="Operator 模式" term_id="operator-pattern" >}}概念允许你在不修改 Kubernetes 自身代码的情况下， 通过为一个或多个自定义资源关联{{< glossary_tooltip text="控制器" term_id="controller" >}}来扩展集群的能力。 Operator 是 Kubernetes API 的客户端， 充当自定义资源的控制器。

Operator 示例

使用 Operator 可以自动化的事情包括：

• 按需部署应用
• 获取/还原应用状态的备份
• 处理应用代码的升级以及相关改动。例如数据库 Schema 或额外的配置设置
• 发布一个 Service，要求不支持 Kubernetes API 的应用也能发现它
• 模拟整个或部分集群中的故障以测试其稳定性
• 在没有内部成员选举程序的情况下，为分布式应用选择首领角色

想要更详细的了解 Operator？下面是一个示例：

1. 有一个名为 SampleDB 的自定义资源，你可以将其配置到集群中。
2. 一个包含 Operator 控制器部分的 Deployment，用来确保 Pod 处于运行状态。
3. Operator 代码的容器镜像。
4. 控制器代码，负责查询控制平面以找出已配置的 SampleDB 资源。
5. Operator 的核心是告诉 API 服务器，如何使现实与代码里配置的资源匹配。
   • 如果添加新的 SampleDB，Operator 将设置 PersistentVolumeClaims 以提供持久化的数据库存储， 设置 StatefulSet 以运行 SampleDB，并设置 Job 来处理初始配置。
   • 如果你删除它，Operator 将建立快照，然后确保 StatefulSet 和 Volume 已被删除。
6. Operator 也可以管理常规数据库的备份。对于每个 SampleDB 资源，Operator 会确定何时创建（可以连接到数据库并进行备份的）Pod。这些 Pod 将依赖于 ConfigMap 和/或具有数据库连接详细信息和凭据的 Secret。
7. 由于 Operator 旨在为其管理的资源提供强大的自动化功能，因此它还需要一些额外的支持性代码。 在这个示例中，代码将检查数据库是否正运行在旧版本上， 如果是，则创建 Job 对象为你升级数据库。

部署 Operator

部署 Operator 最常见的方法是将自定义资源及其关联的控制器添加到你的集群中。 跟运行容器化应用一样，控制器通常会运行在{{< glossary_tooltip text="控制平面" term_id="control-plane" >}}之外。 例如，你可以在集群中将控制器作为 Deployment 运行。

使用 Operator

部署 Operator 后，你可以对 Operator 所使用的资源执行添加、修改或删除操作。 按照上面的示例，你将为 Operator 本身建立一个 Deployment，然后：

kubectl get SampleDB                   # 查找所配置的数据库

kubectl edit SampleDB/example-database # 手动修改某些配置

可以了！Operator 会负责应用所作的更改并保持现有服务处于良好的状态。

编写你自己的 Operator

如果生态系统中没有可以实现你目标的 Operator，你可以自己编写代码。

你还可以使用任何支持 Kubernetes API 客户端的语言或运行时来实现 Operator（即控制器）。

以下是一些库和工具，你可用于编写自己的云原生 Operator。

{{% thirdparty-content %}}

• Charmed Operator Framework
• Java Operator SDK
• Kopf (Kubernetes Operator Pythonic Framework)
• kube-rs (Rust)
• kubebuilder
• KubeOps (.NET operator SDK)
• KUDO（Kubernetes 通用声明式 Operator）
• Mast
• Metacontroller，可与 Webhook 结合使用，以实现自己的功能。
• Operator Framework
• shell-operator

{{% heading "whatsnext" %}}

• 阅读 {{< glossary_tooltip text="CNCF" term_id="cncf" >}} Operator 白皮书。
• 详细了解定制资源
• 在 OperatorHub.io 上找到现成的、适合你的 Operator
• 发布你的 Operator，让别人也可以使用
• 阅读 CoreOS 原始文章，它介绍了 Operator 模式（这是一个存档版本的原始文章）。
• 阅读这篇来自谷歌云的关于构建 Operator 最佳实践的文章