kubernetes-kubelet进程源码分析（二）
kubelet关键代码分析
在上篇博文，我们分析了kubelet进程的启动流程，大致明白了kubelet的核心个哦你工作流程就是不断从Pod Source中获取与本节点相关的Pod，然后开始加工处理，所以我们先来分析Pod source部分代码。前面我们提到，kubelet可是同时支持三类Pod source，为了能够将不同的Pod source汇聚到一起统一处理，谷歌特地设计了Podconfig这个对象，其代码如下：
其中，source属性包括了当前加载的所有Pod source类型，sourceLock是source的排他锁，在新增Pod source的方法里使用它来避免共享冲突。
在Pod发生变动时，例如Pod创建、删除或更新，相关的Pod source就会产生对应的PodUpdate事件并推送到channel，为了能够统一处理来自多个source的channel，谷歌设计了config.mux这个聚合器，它负责监听多路channel，当接收到channel发来的事件后，交给merger对象进行统一处理，merger对象最终把多路channel发来的时间合并写入updates这个汇聚channel等待处理。
下面是config.mux的结构体定义，其属性sources为一个channel Map，key是对应的Pod source的类型：
我们继续深入分析config.Mux的工作过程，前面提到，kubelet在启动过程中在makePodSourceConfig方法里创建了一个PodConfig对象，并且根据启动参数来决定要加载哪些类型的Pod Source，在这个过程中调用了下述方法来创建一个对应的channel：
而channel具体的创建过程则在config.Mux里，channel创建完成后被加入config.mux的sources并启动一个协程开始监听消息，代码如下：
config.Mux的上述listen方法很简单，就是监听新创建的channel，一旦发现channel上有数据就交给merger进行处理：
我们先来看看Pod source是如何发送PodUpdate事件到自己所在的channel上的，在上篇博文，我们所见到的下面这段代码创建了一个config file类型的Pod source：
在NewSourceFile方法里启动了一个协程，每隔指定时间（kc.FileCheckFrequency）就执行一次sourceFile的run方法，在run方法里所调用的主体逻辑就是下面的函数：
看一下上面的代码，我们就大致明白了config file类型的Pod source是如何工作的：它从指定的目录中加载多了Pod定义文件并转换为Pod列表或者加载单个Pod定义文件并转化为单个Pod，然后生成对应的全量类型的PodUpdate事件并写入channel中去。
接下来我们分析merger对象，Podconfig里的merger对象其实是一个config.podStorage实例，它同时是PodConfig的pods属性的一个引用。podStorage的源码位于pkg/kubelet.config/config.go里，其定义如下：
我们看到podstorage的关键属性解释如下。
1.pods：类型是Map，存放每个Pod source上拉过来的pod数据，是podstorage当前保存全量Pod的地方
2.updates：它就是PodConfig里的updates属性的一个引用
3.mode：表明podstorage的pod事件通知模式，有以下几种：
1）PodConfigNotificationSnapshot：全量快照通知模式
2）PodConfigNotificationSnapshotAndUpdates：全量快照+更新Pod通知模式（代码中创建podstorage实例时采用的模式）
3）PodConfigNotificationIncremental：增量通知模式
podStorage实现的merge接口的源码如下：
在上述merge过程中，先调用内部函数merge，将Pod source的channel上发来的PodUpdate事件分解为对应的新增、更新及删除等三类PodUpdate事件，然后判断是否有更新事件，如果有，则直接写入汇总的channel里（podstorage.updates），然后调用mergestate函数复制一份podstorage的当前全量Pod列表，以此产生一个全量的PodUpdate事件并写入汇总的channel中，从而实现了多Pod Source channel的汇聚逻辑。
分析完merger过程以后，我们接下来看看是什么对象，以及如何消费这个汇总的channel。在上篇博文提到，在kubelet进程启动的过程中调用了startKubelet方法，此方法首先启动一个协程，让kubelet处理来自PodSource的Pod update消息，即下面这行代码：
‘’
其中，PodConfig的updates()方法返回了前面我们所说的汇总channel变量的一个引用，下面是kubelet的Run（updates < -chan PodUpdate）方法的代码：
上述代码首先启动了一个HTTP file server来远程获取本节点的系统日志，接下来根据启动参数的设置来决定是否在指定的docker容器中启动kubelet进程，然后分别启动Image manager（负责Image GC）、CAdvisor（Docker性能监控）、Container Manger（Container GC）、OOM Watcher（OOM监测）、Status Manager（负责同步本节点上Pod的状态到API Server上）等组件，最后进入syncLoop方法中，无线循环调用下面的syncLoopIteration方法：
在上述代码中，如果从Channel中拉取到了PodUpdate事件，则先调用podManager的UpdatePods方法来确定此PodUpdate的同步类型，并将结果放入podSyncTypes这个Map中，同时为了提升处理效率，在代码中增加了持续循环拉取PodUpdate数据直到channel为空为止的一段逻辑，在方法的最后，调用syncHandler接口来完成Pod同步的具体逻辑，从而实现了PodUpdate事件的高效批处理模式。
syncHandler在这里就是kubelet实例，它的syncPods方法比较长，其主要逻辑如下：
1.将传入的全量Pod，与Statusmanager中当前保存的Pod集合进行对比，删除Statusmanager中当前已经不存在的Pod（孤儿Pod）。
2.调用kubelet的admitPods方法以过滤掉不适合本节点创建的Pod。此方法首先过滤掉状态为failed或者succeeded的pod，接着过滤掉不适合本节点的Pod，比如Host Port冲突、Node Label的约束不匹配及Node的可用资源不足等情况；最后检查磁盘的使用情况，如果磁盘的可用空间不足，则过滤掉所有Pod。
3.对上述过滤后的Pod集合中的每一个Pod调用podWorkers的UpdatePod方法，而此方法内部创建了一个Pod的workUpdate事件并发布到该Pod对应的一个Work Channel上。
4.对于已经删除或者不存在的Pod，通知podWorkers删除相关联的work channel。
5.对比Node当前运行中的Pod及目标Pod列表，杀掉多余的Pod，并且调用docker runtime API，重新获取当前运行中的Pod列表信息。
6.清理孤儿Pod所遗留的PV和磁盘目录。
要真正理解Pod是怎么在Node上落地的，还要继续深入分析上述第三步的代码，首先我们看看对workUpdatec这个结构体的定义：
其中的属性Pod是当前要操作的Pod对象，mirrorPod则是对应的镜像Pod，下面是对它的解释：
对于每个来自非API Server Pod source上的Pod，kubelet都在API Sever上注册一个几乎一模一样的Pod，这个Pod被称为mirrorPod，这样一来，就将不同的Pod source上的Pod都统一到了kebelet的注册表上，从而统一了Pod生命周期的管理流程。
workUpdate的updateCompleteFn属性是一个回调函数，work完成后会执行此回调函数，在上述第三步中，此函数用来计算该work的调度时延指标。
对于每个要同步的Pod，podWorkers会用一个长度为1的channel来存放其对应workUpdate，而属性lastUndeliveredWorkUpdate则存放最后一个待安排执行的workUpdate，这是因为一个Pod的前一个workUpdate正在执行的时候，可能会有一个新的PodUpdate事件需要处理，理解了这个过程后，再来看podWorkers的定义，就不难了：
下面这个函数就是第3步里产生workUpdate事件并放入podWorkers的对应channel的方法的源码：
上述代码会调用podWorkers的managePodLoop方法来处理podUpdates队列，这里主要是获取必要的参数，最终处理又转手交给syncPodFn方法去处理，下面是managePodLoop的源码：
追踪podWorkers的构造函数调用过程，可以发现syncPodFn函数其实就是kubelet的syncPod方法，这个方法的代码量很多，主要逻辑如下：
1.根据系统配置中的权限控制，检查Pod是否有权在本节点运行，这些权限包括Pod是否有权使用HostNetwork（由Pod source类决定）、Pod中的容器是否被授权以特权模式启动（privileged mode）等，如果没有被授权，则删除当前运行中的旧版本的Pod实例并返回错误信息。
2.创建Pod相关的工作目录、PV存放目录、Plugin插件目录，这些目录都以Pod的UID为上一级目录。
3.如果Pod有PV定义，则针对每个PV执行目录的mount操作。
4.如果是syncPodUpdate类型的Pod，则从Docker runtime的API接口查询获取Pod及相关容器的最新状态信息。
5.如果Pod有imagePullSecrets属性，则在API Server上获取对应的Secret。
6.调度Container Runtime的API接口方法SyncPod，实现Pod真正同步的逻辑。
7.如果Pod source不来自API Server，则继续处理其关联的mirrorPod。
1）如果mirrorPod跟当前Pod的定义不匹配，则它会被删除。
2）如果mirrorPod还不存在（比如新创建的Pod），则会在API Server上新建一个。
kubernetes中container runtime的默认实现是dockers，对应类是dockertools.DockerManager，其源码位于pkg/kublelet/dockertools/manager.go里，在上述kubelet.syncPod方法中所调用的DockerManager的syncPod方法实现了下面的逻辑：
1.判断一个Pod实例的哪些组成部分需要重启：包括Pod的infra容器是否发生变化（如网络模式、Pod里运行的各个容器的端口是否发生变化）;Pod里运行的容器是否发生变化；用Probe检测容器的状态以确定容器是否异常等。
2.根据Pod实例重启结果的判断，如果需要重启Pod的infra容器，则先kill Pod然后启动Pod的infra容器，设定好网络，最后启动Pod里的所有container；否则就先kill那些需要重启的container，然后重新启动它们。注意，如果是新创建的Pod，则因为找不到Node上对应的Pod的infra容器，所以会被当做重启Pod的infra容器的逻辑来实现创建过程。
dockermanager创建Pod的infra容器的逻辑在createPodInfracontainer方法里，大致逻辑如下：
1.如果Pod的网络不是HostNetwork模式，则搜集Pod所有容器的Port作为infra容器所要暴露的Port列表。
2.如果infra容器的Image目前不存在，则尝试拉取Image。
3.创建infra的container对象并且启动run ContainerInPod方法。
4.如果容器定义有Lifecycle，并且PostStart回调方法被设置了，就会触发此方法的调用，如果调用失败则kill容器并返回。
5.创建一个软连接文件指向容器的日志问加你，此软连接文件名包括Pod的名称、容器的名称及容器的ID，这样的目的是让ElasticSearch这样的搜索技术容易索引和定位Pod日志。
6.如果此容器是Pod infra容器，则设置其OOM参数低于标准值，使得它比其他容器具备更强的抗灾能力
7.修改docker生成的容器的resolv.conf文件，增加ndots参数并默认设置为5，这是因为kubernetes默认假设的域名分割长度是5.
上述逻辑中所调用的runContainerInPod是Dock人Manager的核心方法之一，不管是创建Pod的infra容器还是Pod里的其他容器，都会通过此方法使得容器被创建和运行，以下是其主要逻辑。
1.生成container必要的环境变量和参数，比如ENV环境变量，Volume Mounts信息、端口映射信息、DNS服务器信息、容器的日志目录、parent cgroup等。
2.调用runContainer方法完成Docker container实例的创建过程，简单地说，就是完成docker create container命令行所需的各种参数的构造过程，并通过程序来调用执行。
3.构造HostConfig对象，主要参数有目录映射、端口映射等、Cgroup设定等，简单地说，就是完成了docker start container命令行所需的必要参数的构造过程，并通过程序来调用执行。
在上述逻辑中，runContainer与startContainer的具体实现都是靠DockerManger中的dockerClient对象完成的，它实现了DockerInterface接口，dockerClient的创建过程在pkg/kubelet/dockertools/docker.go里，下面是这段代码：
这里的dockerEndpoint是本节点上的docker deamon进程的访问地址，默认是unix:///var/run/docker/sock，在上述代码中使用了来自开源项目http://github.com/fsouza/go-dockerclient提供的docker client，它也是Go语言实现的一个用HTTP访问Docker Deamon提供的标准API的客户端框架。
我们来看看dockerclient创建容器的具体代码（createcontainer）：
上述代码其实就是通过调用标准的docker Rest API来实现功能的，我们进入docker.client的do方法可以看到更多详情，例如输入参数转化为JSON格式的数据、DockerAPI版本检查及异常处理等逻辑，最有趣的是：在dockerEndpoint是Unix套接字的情况下，会先建立套接字连接，然后在这个连接上创建HTTP连接。
至此，我们分析了kubelet创建和同步Pod实例的整个流程，简单总结如下：
1.汇总，先将多个Pod source上过来的PodUpdate事件汇总到一个总的channel上去。
2.初审：分析并过滤掉不符合本节点的PodUpdate时间，对满足条件的PodUpdate则生成一个workupdate时间，交给podworkers处理。
3.接待：podworkers对每个pod的workUpdate事件排队，并且负责更新cache中的Pod状态，而把具体的任务转给kubelet去处理（syncPod方法）。
4.终审：kubelet对符合条件的Pod进一步审查，例如检查Pod是否有权在本节点运行，对符合审查的Pod开始着手准备工作，包括目录创建、PV创建、image获取、处理Mirror Pod问题等，然后把皮球踢给了dockermanager。
5.落地：任务抵达dockermanager之后，dockermanager尽心尽责分析每个pod的情况，以决定这个Pod究竟是新建、完全重启还是部分更新的，给出分析结果后，剩下的就是dockerclient的工作了。
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