K8S Operator简介
Operator 是 Kubernetes 的扩展软件， 它利用自定义资源（Custom Resource）管理应用及其组件。Operator 遵循 Kubernetes 的设计理念，特别是在控制回路（control loop）方面。
初衷
Operator 模式 旨在帮助（正在管理一个或一组服务的）运维人员完成其关键目标。 这些负责维护一些特定应用和服务的运维人员拥有较深的背景知识，以协助他们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。 通过Operator 模式能够封装你编写的（Kubernetes 本身提供功能以外的）任务自动化代码。
Kubernetes 上的 Operator
Kubernetes 为自动化而设计，开箱即用，你可从 Kubernetes 核心组件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，甚至可以将Kubernetes如何处理这些工作都自动化。
Kubernetes 的 Operator 模式概念允许你在不修改 Kubernetes 源码的情况下， 通过为一个或多个自定义资源关联控制器来扩展集群的能力。 Operator 是 Kubernetes API 的客户端， 充当自定义资源的控制器。
Operator 示例
可以通过 Operator进行自动化的工作包括：
- 按需部署应用
- 对应用状态进行备份或还原
- 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Kubernetes API无法自动发现的应用接口（Service）
- 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，为分布式应用选举leader角色
下面是一个可以更详细地了解 Operator的示例：
- 一个名为 SampleDB 的自定义资源，可以将其配置到集群中。
- 一个包含 Operator 控制器部分的 Deployment，用来确保 Pod 处于运行状态。
- 一个Operator 源码的容器镜像。
- 负责查询控制平面以找出已配置 SampleDB 资源的控制器代码。
- Operator 的核心是通过源码告诉 API Server如何使现实与配置的资源匹配。
- 当添加新的 SampleDB时，Operator 将设置 PVC 以提供持久化的数据库存储， 设置 StatefulSet 以运行 SampleDB，并设置 Job 来初始化配置。
- 当删除SampleDB时，Operator将建立快照，然后确保StatefulSet和存储卷已被删除。
- Operator 也可以用于备份数据库。对于每个 SampleDB 资源，Operator 确定何时创建Pod去连接数据库并进行备份。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。
- 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 对象去升级数据库。
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集群中。 跟运行容器化应用一样，控制器通常会运行在控制平面之外。 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：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
Operator 会负责执行所做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Kubernates生态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）。
以下是一些用于编写云原生 Operator的库和工具。
- 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
