controller-manager学习三部曲之一：通过脚本文件寻找程序入口

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关于《controller-manager学习三部曲》

• 《controller-manager学习三部曲》是欣宸原创的kubernetes深入学习系列之一，在前面的《client-go实战》系列中，咱们通过反复的实践，对controller的开发和使用已经很熟练了，接下来就该称热打铁去研究kubernetes的源码，了解它的controller是如何设计和实现的，这里面一定有很多值得学习的地方，掌握了这些，反过来又能对咱们自己开发controller有所帮助，所以，别犹豫啦，一起来看看kubernetes的controller吧
• 整个《controller-manager学习三部曲》由以下三部分内容组成

1. 寻找入口：kubernetes博大精深，那么多代码和脚本，如何找到controller-manager的代码，以及程序启动的入口？
2. 源码分析：这个整个系列的核心，面对诸多controller，kubernetes如何做到这两件事情：第一，将启动命令中的各种flag（cobra中的flag）传递给各个controller，第二，创建和启动每个controller
3. 典型controller：controller-manager只负责将controller启动，具体的controller功能是各不相同的，这里会挑一个典型的controller来学习

• 注意：整个系列用的源码来自kubernetes的master分支，go版本是1.20

关于controller-manager

• 下图是kube-system这个namespace下面所有pod的信息，黄色箭头所指即controller-manager，它负责诸多内置controller的创建和启动，还有就是从启动命令中搜集参数，以便各controller使用
  

本篇概览

• 本文是《三部曲》的第一篇，咱们要从kubernetes源码中找到controller-manager的入口，以便后续的学习
• controller-manager是个典型的go模块工程，所以结构和脚本也是咱们常见的格式（只不过内容多了些）
• 本篇从Makefile入手开始分析，找到编译controller-manager的详细逻辑，没什么难度，只是几个脚本的阅读而已

编译文件

• 执行make命令会用到Makefile文件，里面会调用hack/make-rules/build.sh
  
• 打开build.sh，里面调用了kube::golang::build_binaries
  
• 在golang.sh文件中查看kube::golang::build_binaries方法，下面摘取最重要的内容，可见构建用的参数来自KUBE_ALL_TARGETS这个全局变量，咱们先记住这个KUBE_ALL_TARGETS，然后继续看构建的逻辑
  
• 这时候应该看到了build_binaries_for_platform，可见binaries的内容会被分别存入statics和nonstatics

kube::golang::build_binaries_for_platform() {
  # This is for sanity.  Without it, user umasks can leak through.
  umask 0022

  local platform=$1

  local -a statics=()
  local -a nonstatics=()
  local -a tests=()

  for binary in "${binaries[@]}"; do
    if [[ "${binary}" =~ ".test"$ ]]; then
      tests+=("${binary}")
      kube::log::info "    ${binary} (test)"
    elif kube::golang::is_statically_linked_library "${binary}"; then
      statics+=("${binary}")
      kube::log::info "    ${binary} (static)"
    else
      nonstatics+=("${binary}")
      kube::log::info "    ${binary} (non-static)"
    fi
  done

• 然后调用build_some_binaries方法

  if [[ "${#statics[@]}" != 0 ]]; then
    build_args=(
      -installsuffix=static
      ${goflags:+"${goflags[@]}"}
      -gcflags="${gogcflags}"
      -asmflags="${goasmflags}"
      -ldflags="${goldflags}"
      -tags="${gotags:-}"
    )
    CGO_ENABLED=0 kube::golang::build_some_binaries "${statics[@]}"
  fi

  if [[ "${#nonstatics[@]}" != 0 ]]; then
    build_args=(
      ${goflags:+"${goflags[@]}"}
      -gcflags="${gogcflags}"
      -asmflags="${goasmflags}"
      -ldflags="${goldflags}"
      -tags="${gotags:-}"
    )
    kube::golang::build_some_binaries "${nonstatics[@]}"
  fi

• 最终在build_some_binaries方法中完成编译构建
  
• 至此，输入make后的大致流程算是知道了，接下来该回头看看那个重要的参数KUBE_SERVER_TARGETS了

关于KUBE_ALL_TARGETS

• 前面曾经提到，构建参数来自KUBE_ALL_TARGETS，这里来看下这个变量里面是啥，定义在golang.sh文件中，如下所示，是由多个变量组成的

readonly KUBE_ALL_TARGETS=(
  "${KUBE_SERVER_TARGETS[@]}"
  "${KUBE_CLIENT_TARGETS[@]}"
  "${KUBE_TEST_TARGETS[@]}"
  "${KUBE_TEST_SERVER_TARGETS[@]}"
)

• 选其中一个来看看，这里选KUBE_SERVER_TARGETS，可见是每个需要构建的模块的路径

kube::golang::server_targets() {
  local targets=(
    cmd/kube-proxy
    cmd/kube-apiserver
    cmd/kube-controller-manager
    cmd/kubelet
    cmd/kubeadm
    cmd/kube-scheduler
    vendor/k8s.io/component-base/logs/kube-log-runner
    vendor/k8s.io/kube-aggregator
    vendor/k8s.io/apiextensions-apiserver
    cluster/gce/gci/mounter
  )
  echo "${targets[@]}"
}

IFS=" " read -ra KUBE_SERVER_TARGETS <<< "$(kube::golang::server_targets)"

• 现在终于清楚了，在编译构建kubernetes源码的时候，kube-controller-manager模块是用go install命令编译cmd/kube-controller-manager包下的源码生成的，也就是说这个服务的入口在下图位置
  

启动命令分析

• 找到了程序的入口，还要了解启动服务时的参数，这样在阅读源码时，面对各种不同入参的处理，也能做到心里有数，找准关键代码去看

查看启动命令

• 找个现成的kubernetes系统，看一下真正运行的controller-manager的启动命令是啥样的
• 以我自己测试用的kubernetes环境为例，先查看pod名

kubectl get pods -n kube-system
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS       AGE
coredns-78fcd69978-jztff       1/1     Running   6 (35d ago)    125d
coredns-78fcd69978-ts7gq       1/1     Running   6 (35d ago)    125d
etcd-hedy                      1/1     Running   6 (35d ago)    125d
kube-apiserver-hedy            1/1     Running   7 (35d ago)    125d
kube-controller-manager-hedy   1/1     Running   11 (30h ago)   125d
kube-proxy-2qx6k               1/1     Running   6              125d
kube-scheduler-hedy            1/1     Running   11 (30h ago)   125d

• 可见controller-manager的pod名是kube-controller-manager-hedy，执行以下命令即可查看看pod的详细信息

kubectl describe pod kube-controller-manager-hedy -n kube-system

• 上述命令会输出大量信息，这里只展示我们最关心的内容，即controller-manager的启动命令

    Command:
      kube-controller-manager
      --allocate-node-cidrs=true
      --authentication-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
      --authorization-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
      --bind-address=0.0.0.0
      --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
      --cluster-cidr=100.64.0.0/10
      --cluster-name=kubernetes
      --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
      --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/ca.key
      --controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner
      --experimental-cluster-signing-duration=876000h
      --feature-gates=TTLAfterFinished=true,EphemeralContainers=true
      --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
      --leader-elect=true
      --port=0
      --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
      --root-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
      --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key
      --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/22
      --use-service-account-credentials=true

• 可见启动controller-manager的时候，kubernetes向其传递了大量的flag
• 至此，本篇的任务已经完成，咱们找到了应用的入口，也清楚了启动时会大概传入哪些参数，在接下来的文章该一同去深入学习controller-manager的源码了

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