Nota. traducir: el autor del artículo, Erkan Erol, ingeniero de SAP, comparte su estudio sobre los mecanismos de funcionamiento del equipo kubectl exec, tan familiar para todos los que trabajan con Kubernetes. Acompaña todo el algoritmo con listados del código fuente de Kubernetes (y proyectos relacionados), que permiten comprender el tema con la profundidad necesaria.
Un viernes, un colega se me acercó y me preguntó cómo ejecutar un comando en un pod usando cliente-ir. No pude responderle y de repente me di cuenta de que no sabía nada sobre el mecanismo de funcionamiento. kubectl exec. Sí, tenía ciertas ideas sobre su estructura, pero no estaba 100% seguro de que fueran correctas y por eso decidí abordar este tema. Después de estudiar blogs, documentación y código fuente, aprendí muchas cosas nuevas y en este artículo quiero compartir mis descubrimientos y conocimientos. Si hay algún problema, por favor contáctame al Twitter.
Formación
Para crear un clúster en una MacBook, cloné ecomm-integración-ballerina/kubernetes-cluster. Luego corregí las direcciones IP de los nodos en la configuración de kubelet, ya que la configuración predeterminada no permitía kubectl exec. Puedes leer más sobre la razón principal de esto. aquí.
Cualquier auto = mi MacBook
IP del nodo maestro = 192.168.205.10
IP del nodo trabajador = 192.168.205.11
Puerto del servidor API = 6443
Компоненты
proceso ejecutivo de kubectl: Cuando ejecutamos “kubectl exec...” se inicia el proceso. Esto se puede hacer en cualquier máquina con acceso al servidor API de K8s. Nota transl.: Más adelante en los listados de la consola, el autor utiliza el comentario "cualquier máquina", lo que implica que los comandos posteriores se pueden ejecutar en cualquiera de esas máquinas con acceso a Kubernetes.
servidor api: un componente en el nodo maestro que proporciona acceso a la API de Kubernetes. Esta es la interfaz del plano de control en Kubernetes.
kubelet: un agente que se ejecuta en cada nodo del clúster. Asegura el funcionamiento de los contenedores en la cápsula.
tiempo de ejecución del contenedor (tiempo de ejecución del contenedor): el software responsable de ejecutar los contenedores. Ejemplos: Docker, CRI-O, contenedores…
núcleo: kernel del sistema operativo en el nodo trabajador; es responsable de la gestión de procesos.
dirigidos (objetivo) envase: un contenedor que forma parte de un pod y se ejecuta en uno de los nodos trabajadores.
lo que descubrí
1. Actividad del lado del cliente
Crear un pod en un espacio de nombres default:
// any machine
$ kubectl run exec-test-nginx --image=nginx
Luego ejecutamos el comando exec y esperamos 5000 segundos para más observaciones:
// any machine
$ kubectl exec -it exec-test-nginx-6558988d5-fgxgg -- sh
# sleep 5000
Aparece el proceso kubectl (con pid=8507 en nuestro caso):
También podemos observar la solicitud en el lado del servidor API:
handler.go:143] kube-apiserver: POST "/api/v1/namespaces/default/pods/exec-test-nginx-6558988d5-fgxgg/exec" satisfied by gorestful with webservice /api/v1
upgradeaware.go:261] Connecting to backend proxy (intercepting redirects) https://192.168.205.11:10250/exec/default/exec-test-nginx-6558988d5-fgxgg/exec-test-nginx?command=sh&input=1&output=1&tty=1
Headers: map[Connection:[Upgrade] Content-Length:[0] Upgrade:[SPDY/3.1] User-Agent:[kubectl/v1.12.10 (darwin/amd64) kubernetes/e3c1340] X-Forwarded-For:[192.168.205.1] X-Stream-Protocol-Version:[v4.channel.k8s.io v3.channel.k8s.io v2.channel.k8s.io channel.k8s.io]]
Tenga en cuenta que la solicitud HTTP incluye una solicitud para cambiar el protocolo. SPDY le permite multiplexar "transmisiones" stdin/stdout/stderr/spdy-error individuales a través de una única conexión TCP.
El servidor API recibe la solicitud y la convierte en PodExecOptions:
// PodExecOptions is the query options to a Pod's remote exec call
type PodExecOptions struct {
metav1.TypeMeta
// Stdin if true indicates that stdin is to be redirected for the exec call
Stdin bool
// Stdout if true indicates that stdout is to be redirected for the exec call
Stdout bool
// Stderr if true indicates that stderr is to be redirected for the exec call
Stderr bool
// TTY if true indicates that a tty will be allocated for the exec call
TTY bool
// Container in which to execute the command.
Container string
// Command is the remote command to execute; argv array; not executed within a shell.
Command []string
}
Para realizar las acciones requeridas, el servidor API debe saber con qué pod debe contactar:
// ExecLocation returns the exec URL for a pod container. If opts.Container is blank
// and only one container is present in the pod, that container is used.
func ExecLocation(
getter ResourceGetter,
connInfo client.ConnectionInfoGetter,
ctx context.Context,
name string,
opts *api.PodExecOptions,
) (*url.URL, http.RoundTripper, error) {
return streamLocation(getter, connInfo, ctx, name, opts, opts.Container, "exec")
}
Por supuesto, los datos sobre el punto final se toman de la información sobre el nodo:
nodeName := types.NodeName(pod.Spec.NodeName)
if len(nodeName) == 0 {
// If pod has not been assigned a host, return an empty location
return nil, nil, errors.NewBadRequest(fmt.Sprintf("pod %s does not have a host assigned", name))
}
nodeInfo, err := connInfo.GetConnectionInfo(ctx, nodeName)
¡Hurra! El kubelet ahora tiene un puerto (node.Status.DaemonEndpoints.KubeletEndpoint.Port), al que el servidor API puede conectarse:
// GetConnectionInfo retrieves connection info from the status of a Node API object.
func (k *NodeConnectionInfoGetter) GetConnectionInfo(ctx context.Context, nodeName types.NodeName) (*ConnectionInfo, error) {
node, err := k.nodes.Get(ctx, string(nodeName), metav1.GetOptions{})
if err != nil {
return nil, err
}
// Find a kubelet-reported address, using preferred address type
host, err := nodeutil.GetPreferredNodeAddress(node, k.preferredAddressTypes)
if err != nil {
return nil, err
}
// Use the kubelet-reported port, if present
port := int(node.Status.DaemonEndpoints.KubeletEndpoint.Port)
if port <= 0 {
port = k.defaultPort
}
return &ConnectionInfo{
Scheme: k.scheme,
Hostname: host,
Port: strconv.Itoa(port),
Transport: k.transport,
}, nil
}
Estas conexiones se realizan al punto final HTTPS del kubelet. De forma predeterminada, apiserver no verifica el certificado de kubelet, lo que hace que la conexión sea vulnerable a ataques de intermediario (MITM) y inseguro por trabajar en redes públicas y/o no confiables.
Ahora el servidor API conoce el punto final y establece la conexión:
// Connect returns a handler for the pod exec proxy
func (r *ExecREST) Connect(ctx context.Context, name string, opts runtime.Object, responder rest.Responder) (http.Handler, error) {
execOpts, ok := opts.(*api.PodExecOptions)
if !ok {
return nil, fmt.Errorf("invalid options object: %#v", opts)
}
location, transport, err := pod.ExecLocation(r.Store, r.KubeletConn, ctx, name, execOpts)
if err != nil {
return nil, err
}
return newThrottledUpgradeAwareProxyHandler(location, transport, false, true, true, responder), nil
}
Primero, averiguamos la IP del nodo trabajador. En nuestro caso es 192.168.205.11:
// any machine
$ kubectl get nodes k8s-node-1 -o wide
NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME
k8s-node-1 Ready <none> 9h v1.15.3 192.168.205.11 <none> Ubuntu 16.04.6 LTS 4.4.0-159-generic docker://17.3.3
Luego configure el puerto kubelet (10250 en nuestro caso):
// any machine
$ kubectl get nodes k8s-node-1 -o jsonpath='{.status.daemonEndpoints.kubeletEndpoint}'
map[Port:10250]
Ahora es el momento de comprobar la red. ¿Existe una conexión con el nodo trabajador (192.168.205.11)? ¡Es! Si matas un proceso exec, desaparecerá, por lo que sé que la conexión fue establecida por el servidor api como resultado del comando exec ejecutado.
Pero espera: ¿cómo logró kubelet esto? El kubelet tiene un demonio que proporciona acceso a la API a través del puerto para solicitudes del servidor API:
// Server is the library interface to serve the stream requests.
type Server interface {
http.Handler
// Get the serving URL for the requests.
// Requests must not be nil. Responses may be nil iff an error is returned.
GetExec(*runtimeapi.ExecRequest) (*runtimeapi.ExecResponse, error)
GetAttach(req *runtimeapi.AttachRequest) (*runtimeapi.AttachResponse, error)
GetPortForward(*runtimeapi.PortForwardRequest) (*runtimeapi.PortForwardResponse, error)
// Start the server.
// addr is the address to serve on (address:port) stayUp indicates whether the server should
// listen until Stop() is called, or automatically stop after all expected connections are
// closed. Calling Get{Exec,Attach,PortForward} increments the expected connection count.
// Function does not return until the server is stopped.
Start(stayUp bool) error
// Stop the server, and terminate any open connections.
Stop() error
}
Kubelet implementa la interfaz. RuntimeServiceClient, que forma parte de la interfaz de tiempo de ejecución del contenedor. (escribimos más sobre esto, por ejemplo, aquí - aprox. trad.):
Listado largo de cri-api en kubernetes/kubernetes
// For semantics around ctx use and closing/ending streaming RPCs, please refer to https://godoc.org/google.golang.org/grpc#ClientConn.NewStream.
type RuntimeServiceClient interface {
// Version returns the runtime name, runtime version, and runtime API version.
Version(ctx context.Context, in *VersionRequest, opts ...grpc.CallOption) (*VersionResponse, error)
// RunPodSandbox creates and starts a pod-level sandbox. Runtimes must ensure
// the sandbox is in the ready state on success.
RunPodSandbox(ctx context.Context, in *RunPodSandboxRequest, opts ...grpc.CallOption) (*RunPodSandboxResponse, error)
// StopPodSandbox stops any running process that is part of the sandbox and
// reclaims network resources (e.g., IP addresses) allocated to the sandbox.
// If there are any running containers in the sandbox, they must be forcibly
// terminated.
// This call is idempotent, and must not return an error if all relevant
// resources have already been reclaimed. kubelet will call StopPodSandbox
// at least once before calling RemovePodSandbox. It will also attempt to
// reclaim resources eagerly, as soon as a sandbox is not needed. Hence,
// multiple StopPodSandbox calls are expected.
StopPodSandbox(ctx context.Context, in *StopPodSandboxRequest, opts ...grpc.CallOption) (*StopPodSandboxResponse, error)
// RemovePodSandbox removes the sandbox. If there are any running containers
// in the sandbox, they must be forcibly terminated and removed.
// This call is idempotent, and must not return an error if the sandbox has
// already been removed.
RemovePodSandbox(ctx context.Context, in *RemovePodSandboxRequest, opts ...grpc.CallOption) (*RemovePodSandboxResponse, error)
// PodSandboxStatus returns the status of the PodSandbox. If the PodSandbox is not
// present, returns an error.
PodSandboxStatus(ctx context.Context, in *PodSandboxStatusRequest, opts ...grpc.CallOption) (*PodSandboxStatusResponse, error)
// ListPodSandbox returns a list of PodSandboxes.
ListPodSandbox(ctx context.Context, in *ListPodSandboxRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ListPodSandboxResponse, error)
// CreateContainer creates a new container in specified PodSandbox
CreateContainer(ctx context.Context, in *CreateContainerRequest, opts ...grpc.CallOption) (*CreateContainerResponse, error)
// StartContainer starts the container.
StartContainer(ctx context.Context, in *StartContainerRequest, opts ...grpc.CallOption) (*StartContainerResponse, error)
// StopContainer stops a running container with a grace period (i.e., timeout).
// This call is idempotent, and must not return an error if the container has
// already been stopped.
// TODO: what must the runtime do after the grace period is reached?
StopContainer(ctx context.Context, in *StopContainerRequest, opts ...grpc.CallOption) (*StopContainerResponse, error)
// RemoveContainer removes the container. If the container is running, the
// container must be forcibly removed.
// This call is idempotent, and must not return an error if the container has
// already been removed.
RemoveContainer(ctx context.Context, in *RemoveContainerRequest, opts ...grpc.CallOption) (*RemoveContainerResponse, error)
// ListContainers lists all containers by filters.
ListContainers(ctx context.Context, in *ListContainersRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ListContainersResponse, error)
// ContainerStatus returns status of the container. If the container is not
// present, returns an error.
ContainerStatus(ctx context.Context, in *ContainerStatusRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ContainerStatusResponse, error)
// UpdateContainerResources updates ContainerConfig of the container.
UpdateContainerResources(ctx context.Context, in *UpdateContainerResourcesRequest, opts ...grpc.CallOption) (*UpdateContainerResourcesResponse, error)
// ReopenContainerLog asks runtime to reopen the stdout/stderr log file
// for the container. This is often called after the log file has been
// rotated. If the container is not running, container runtime can choose
// to either create a new log file and return nil, or return an error.
// Once it returns error, new container log file MUST NOT be created.
ReopenContainerLog(ctx context.Context, in *ReopenContainerLogRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ReopenContainerLogResponse, error)
// ExecSync runs a command in a container synchronously.
ExecSync(ctx context.Context, in *ExecSyncRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ExecSyncResponse, error)
// Exec prepares a streaming endpoint to execute a command in the container.
Exec(ctx context.Context, in *ExecRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ExecResponse, error)
// Attach prepares a streaming endpoint to attach to a running container.
Attach(ctx context.Context, in *AttachRequest, opts ...grpc.CallOption) (*AttachResponse, error)
// PortForward prepares a streaming endpoint to forward ports from a PodSandbox.
PortForward(ctx context.Context, in *PortForwardRequest, opts ...grpc.CallOption) (*PortForwardResponse, error)
// ContainerStats returns stats of the container. If the container does not
// exist, the call returns an error.
ContainerStats(ctx context.Context, in *ContainerStatsRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ContainerStatsResponse, error)
// ListContainerStats returns stats of all running containers.
ListContainerStats(ctx context.Context, in *ListContainerStatsRequest, opts ...grpc.CallOption) (*ListContainerStatsResponse, error)
// UpdateRuntimeConfig updates the runtime configuration based on the given request.
UpdateRuntimeConfig(ctx context.Context, in *UpdateRuntimeConfigRequest, opts ...grpc.CallOption) (*UpdateRuntimeConfigResponse, error)
// Status returns the status of the runtime.
Status(ctx context.Context, in *StatusRequest, opts ...grpc.CallOption) (*StatusResponse, error)
}
Container Runtime es responsable de la implementación. RuntimeServiceServer:
Listado largo de cri-api en kubernetes/kubernetes
// RuntimeServiceServer is the server API for RuntimeService service.
type RuntimeServiceServer interface {
// Version returns the runtime name, runtime version, and runtime API version.
Version(context.Context, *VersionRequest) (*VersionResponse, error)
// RunPodSandbox creates and starts a pod-level sandbox. Runtimes must ensure
// the sandbox is in the ready state on success.
RunPodSandbox(context.Context, *RunPodSandboxRequest) (*RunPodSandboxResponse, error)
// StopPodSandbox stops any running process that is part of the sandbox and
// reclaims network resources (e.g., IP addresses) allocated to the sandbox.
// If there are any running containers in the sandbox, they must be forcibly
// terminated.
// This call is idempotent, and must not return an error if all relevant
// resources have already been reclaimed. kubelet will call StopPodSandbox
// at least once before calling RemovePodSandbox. It will also attempt to
// reclaim resources eagerly, as soon as a sandbox is not needed. Hence,
// multiple StopPodSandbox calls are expected.
StopPodSandbox(context.Context, *StopPodSandboxRequest) (*StopPodSandboxResponse, error)
// RemovePodSandbox removes the sandbox. If there are any running containers
// in the sandbox, they must be forcibly terminated and removed.
// This call is idempotent, and must not return an error if the sandbox has
// already been removed.
RemovePodSandbox(context.Context, *RemovePodSandboxRequest) (*RemovePodSandboxResponse, error)
// PodSandboxStatus returns the status of the PodSandbox. If the PodSandbox is not
// present, returns an error.
PodSandboxStatus(context.Context, *PodSandboxStatusRequest) (*PodSandboxStatusResponse, error)
// ListPodSandbox returns a list of PodSandboxes.
ListPodSandbox(context.Context, *ListPodSandboxRequest) (*ListPodSandboxResponse, error)
// CreateContainer creates a new container in specified PodSandbox
CreateContainer(context.Context, *CreateContainerRequest) (*CreateContainerResponse, error)
// StartContainer starts the container.
StartContainer(context.Context, *StartContainerRequest) (*StartContainerResponse, error)
// StopContainer stops a running container with a grace period (i.e., timeout).
// This call is idempotent, and must not return an error if the container has
// already been stopped.
// TODO: what must the runtime do after the grace period is reached?
StopContainer(context.Context, *StopContainerRequest) (*StopContainerResponse, error)
// RemoveContainer removes the container. If the container is running, the
// container must be forcibly removed.
// This call is idempotent, and must not return an error if the container has
// already been removed.
RemoveContainer(context.Context, *RemoveContainerRequest) (*RemoveContainerResponse, error)
// ListContainers lists all containers by filters.
ListContainers(context.Context, *ListContainersRequest) (*ListContainersResponse, error)
// ContainerStatus returns status of the container. If the container is not
// present, returns an error.
ContainerStatus(context.Context, *ContainerStatusRequest) (*ContainerStatusResponse, error)
// UpdateContainerResources updates ContainerConfig of the container.
UpdateContainerResources(context.Context, *UpdateContainerResourcesRequest) (*UpdateContainerResourcesResponse, error)
// ReopenContainerLog asks runtime to reopen the stdout/stderr log file
// for the container. This is often called after the log file has been
// rotated. If the container is not running, container runtime can choose
// to either create a new log file and return nil, or return an error.
// Once it returns error, new container log file MUST NOT be created.
ReopenContainerLog(context.Context, *ReopenContainerLogRequest) (*ReopenContainerLogResponse, error)
// ExecSync runs a command in a container synchronously.
ExecSync(context.Context, *ExecSyncRequest) (*ExecSyncResponse, error)
// Exec prepares a streaming endpoint to execute a command in the container.
Exec(context.Context, *ExecRequest) (*ExecResponse, error)
// Attach prepares a streaming endpoint to attach to a running container.
Attach(context.Context, *AttachRequest) (*AttachResponse, error)
// PortForward prepares a streaming endpoint to forward ports from a PodSandbox.
PortForward(context.Context, *PortForwardRequest) (*PortForwardResponse, error)
// ContainerStats returns stats of the container. If the container does not
// exist, the call returns an error.
ContainerStats(context.Context, *ContainerStatsRequest) (*ContainerStatsResponse, error)
// ListContainerStats returns stats of all running containers.
ListContainerStats(context.Context, *ListContainerStatsRequest) (*ListContainerStatsResponse, error)
// UpdateRuntimeConfig updates the runtime configuration based on the given request.
UpdateRuntimeConfig(context.Context, *UpdateRuntimeConfigRequest) (*UpdateRuntimeConfigResponse, error)
// Status returns the status of the runtime.
Status(context.Context, *StatusRequest) (*StatusResponse, error)
}
API Server también puede inicializar una conexión al kubelet.
Las siguientes conexiones persisten hasta que finaliza la sesión ejecutiva interactiva:
entre kubectl y api-server;
entre api-server y kubectl;
entre kubelet y el tiempo de ejecución del contenedor.
Kubectl o api-server no pueden ejecutar nada en los nodos trabajadores. Kubelet se puede ejecutar, pero también interactúa con el tiempo de ejecución del contenedor para hacer esas cosas.