Kubelet源碼分析(一):啓動流程分析

源碼版本

kubernetes version： v1.3.0

簡介

在Kubernetes急羣衆，在每個Node節點上都會啓動一個kubelet服務進程。該進程用於處理Master節點下發到本節點的任務，管理Pod及Pod中的容器。每個Kubelet進程會在APIServer上註冊節點自身信息，定期向Master節點彙報節點資源的使用情況，並通過cAdvise監控容器和節點資源。

關鍵結構

KubeletConfiguration

type KubeletConfiguration struct {
 // kubelet的參數配置文件
 Config string `json:"config"`
 // kubelet支持三種源數據： // 1. ApiServer： kubelet通過ApiServer監聽etcd目錄，同步Pod清單 // 2. file： 通過kubelet啓動參數"--config"指定配置文件目錄下的文件 // 3. http URL： 通過"--manifest-url"參數設置 // 所以下面會有三種同步的頻率配置 // 同步容器和配置的頻率。
 SyncFrequency unversioned.Duration `json:"syncFrequency"`
 // 文件檢查頻率
 FileCheckFrequency unversioned.Duration `json:"fileCheckFrequency"`
 // Http模式檢查頻率
 HTTPCheckFrequency unversioned.Duration `json:"httpCheckFrequency"`
 // 該參數設置HTTP模式下的endpoint
 ManifestURL string `json:"manifestURL"`

 ManifestURLHeader string `json:"manifestURLHeader"`
 // 是否需要開啓kubelet Server，就是指下列的10250端口
 EnableServer bool `json:"enableServer"`
 // kubelet服務地址
 Address string `json:"address"`
 // kubelet服務端口，默認10250 // 別的服務端口如下： // -->Scheduler服務端口：10251 // -->ControllerManagerPort: 10252
 Port uint `json:"port"`

 // kubelet服務的只讀端口，沒有任何認證(0：disable)。默認爲10255 // 該功能只要配置端口，就必定開啓服務
 ReadOnlyPort uint `json:"readOnlyPort"`

 // 證書相關：
 TLSCertFile string `json:"tLSCertFile"`

 TLSPrivateKeyFile string `json:"tLSPrivateKeyFile"`

 CertDirectory string `json:"certDirectory"`
 // 用於識別kubelet的hostname，代替實際的hostname
 HostnameOverride string `json:"hostnameOverride"`
 // 指定創建Pod時的基礎鏡像
 PodInfraContainerImage string `json:"podInfraContainerImage"`
 // 配置kubelet需要交互的docker的endpoint // 比如：unix:///var/run/docker.sock, 這個是默認的Linux配置
 DockerEndpoint string `json:"dockerEndpoint"`
 // kubelet的volume、mounts、配置目錄路徑 // 默認是/var/lib/kubelet
 RootDirectory string `json:"rootDirectory"`
 
 SeccompProfileRoot string `json:"seccompProfileRoot"`
 // 是否允許root權限
 AllowPrivileged bool `json:"allowPrivileged"`
 // kubelet允許pods使用的資源：主機的Network、PID、IPC // 默認都是kubetypes.AllSource，即所有資源"*"
 HostNetworkSources string `json:"hostNetworkSources"`

 HostPIDSources string `json:"hostPIDSources"`

 HostIPCSources string `json:"hostIPCSources"`
 // 限制從鏡像倉庫拉取鏡像的速度， 0：unlimited; 5.0: default
 RegistryPullQPS float64 `json:"registryPullQPS"`
 // 從鏡像倉庫拉取鏡像允許產生的爆發值
 RegistryBurst int32 `json:"registryBurst"`
 // 限制每秒產生的events最大數量
 EventRecordQPS float32 `json:"eventRecordQPS"`
 // 允許產生events的爆發值
 EventBurst int32 `json:"eventBurst"`
 // 使能debug模式，進行log收集和本地允許容器和命令
 EnableDebuggingHandlers bool `json:"enableDebuggingHandlers"`
 // 容器被回收之前存在的最小時間，在這時間之前是不允許被回收的
 MinimumGCAge unversioned.Duration `json:"minimumGCAge"`
 // Pod中允許存在Container的最大數量，默認是2
 MaxPerPodContainerCount int32 `json:"maxPerPodContainerCount"`
 // 該節點上允許存在的最大container數量，默認是240
 MaxContainerCount int32 `json:"maxContainerCount"`
 // cAdvisor服務端口，默認是4194
 CAdvisorPort uint `json:"cAdvisorPort"`
 // 健康檢測端口，默認是10248
 HealthzPort int32 `json:"healthzPort"`
 // 健康檢測綁定地址，默認是“127.0.0.1”
 HealthzBindAddress string `json:"healthzBindAddress"`
 // kubelet進程的oom-score-adj值，範圍：[-1000, 1000]
 OOMScoreAdj int32 `json:"oomScoreAdj"`
 // 是否自動向Apiserver註冊
 RegisterNode bool `json:"registerNode"`
 
 ClusterDomain string `json:"clusterDomain"`

 MasterServiceNamespace string `json:"masterServiceNamespace"`
 // 集羣DNS的IP，kubelet將配置所有的containers去使用該DNS
 ClusterDNS string `json:"clusterDNS"`
 // 流連接的超時時間
 StreamingConnectionIdleTimeout unversioned.Duration `json:"streamingConnectionIdleTimeout"`
 // Node狀態更新頻率，該值需要和nodeController中的nodeMonitorGracePeriod一起作用 // 設置kubelet每隔多少時間向APIServer彙報節點狀態，默認爲10s
 NodeStatusUpdateFrequency unversioned.Duration `json:"nodeStatusUpdateFrequency"`
 // 設置鏡像被回收之前存在的最短時間，在這時間之前是不會被回收
 ImageMinimumGCAge unversioned.Duration `json:"imageMinimumGCAge"`
 // 磁盤佔用率超過該值後，鏡像垃圾回收進程將一直運行
 ImageGCHighThresholdPercent int32 `json:"imageGCHighThresholdPercent"`
 // 磁盤佔用率低於該值，鏡像垃圾回收進程將不運行
 ImageGCLowThresholdPercent int32 `json:"imageGCLowThresholdPercent"`
 // 磁盤空間的保留大小，當低於該值時，Pods將不能再創建
 LowDiskSpaceThresholdMB int32 `json:"lowDiskSpaceThresholdMB"`
 // 計算所有Pods和緩存容量的磁盤使用情況的頻率
 VolumeStatsAggPeriod unversioned.Duration `json:"volumeStatsAggPeriod"`
 // Network和volume的插件相關
 NetworkPluginName string `json:"networkPluginName"`

 NetworkPluginDir string `json:"networkPluginDir"`

 VolumePluginDir string `json:"volumePluginDir"`

 CloudProvider string `json:"cloudProvider,omitempty"`

 CloudConfigFile string `json:"cloudConfigFile,omitempty"`
 // 一個cgroups的名字，用於隔離kubelet ？？？？爲啥要隔離？單節點支持多個kubelet？？
 KubeletCgroups string `json:"kubeletCgroups,omitempty"`
 // 用於隔離容器運行時(Docker、Rkt)的cgroups
 RuntimeCgroups string `json:"runtimeCgroups,omitempty"`

 SystemCgroups string `json:"systemContainer,omitempty"`
 
 CgroupRoot string `json:"cgroupRoot,omitempty"`
 // ???
 ContainerRuntime string `json:"containerRuntime"`
 // 設置所有的runtime請求的超時時間(如：pull、logs、exec、attach)，除了那些長時間運行的任務
 RuntimeRequestTimeout unversioned.Duration `json:"runtimeRequestTimeout,omitempty"`
 // rkt執行文件的路徑
 RktPath string `json:"rktPath,omitempty"`
 // rkt通訊端點
 RktAPIEndpoint string `json:"rktAPIEndpoint,omitempty"`
 
 RktStage1Image string `json:"rktStage1Image,omitempty"`
 // kubelet文件鎖，用於與別的kubelet進行同步
 LockFilePath string `json:"lockFilePath"`
 
 ExitOnLockContention bool `json:"exitOnLockContention"`
 // 基於Node.Spec.PodCIDR來配置網卡cbr0
 ConfigureCBR0 bool `json:"configureCbr0"`
 // 配置網絡模式， promiscuous-bridge、hairpin-veth、none
 HairpinMode string `json:"hairpinMode"`
 // 表示該節點已經有監控docker和kubelet的程序
 BabysitDaemons bool `json:"babysitDaemons"`
 // 該kubelet下能運行的最大Pods數量
 MaxPods int32 `json:"maxPods"`
 
 NvidiaGPUs int32 `json:"nvidiaGPUs"`
 // 容器命令執行的Handler，通過字符串來配置不同的Handler // 可配置："native" or "nsender",default: "native"
 DockerExecHandlerName string `json:"dockerExecHandlerName"`
 // 這個CIDR用於分配Pod IP地址，只作用在standalone模式
 PodCIDR string `json:"podCIDR"`
 // 配置容器的DNS解析文件，默認是"/etc/resolv.conf"
 ResolverConfig string `json:"resolvConf"`
 // 使能容器的CPU配額功能
 CPUCFSQuota bool `json:"cpuCFSQuota"`
 // 如果kubelet運行在容器中的話，需要把該值設置爲true // kubelet運行在主機上和容器裏會有差異： // 在主機上的話，寫文件數據沒有什麼限制，直接調用ioutil.WriteFile()接口就OK // 在容器裏的話，如果kubelet要寫數據到它所創建的容器的話，就得使用nsender進入到 // 容器對應的namespace中，然後寫數據
 Containerized bool `json:"containerized"`
 // kubelet進程可以打開的最大文件數
 MaxOpenFiles uint64 `json:"maxOpenFiles"`
 // 由apiServer指定CIDR
 ReconcileCIDR bool `json:"reconcileCIDR"`
 // 指定kubelet將它所在的Node註冊到Apiserver，爲Schedulable
 RegisterSchedulable bool `json:"registerSchedulable"`
 // kubelet發送給apiServer的請求的正文類型，default:"application/vnd.kubernetes.protobuf"
 ContentType string `json:"contentType"`
 // kubelet和apiServer交互所設定的QPS
 KubeAPIQPS float32 `json:"kubeAPIQPS"`
 // kubelet與apiServer交互允許產生的爆發值
 KubeAPIBurst int32 `json:"kubeAPIBurst"`
 // 設置爲true的話，告訴kubelet串行的去pull image
 SerializeImagePulls bool `json:"serializeImagePulls"`
 // 使能Flannel網絡來啓動kubelet，該前提是默認Flannel已經啓動了
 ExperimentalFlannelOverlay bool `json:"experimentalFlannelOverlay"`
 // Node可能會出於out-of-disk的狀態(磁盤空間不足)，kubelet需要定時查詢node狀態 // 所以該值就是定時查詢的頻率
 OutOfDiskTransitionFrequency unversioned.Duration `json:"outOfDiskTransitionFrequency,omitempty"`
 // kubelet所在節點的IP.如果該值有設置，那麼kubelet會把該值設置到node上
 NodeIP string `json:"nodeIP,omitempty"`
 // 該Node的Labels
 NodeLabels map[string]string `json:"nodeLabels"`

 NonMasqueradeCIDR string `json:"nonMasqueradeCIDR"`
 
 EnableCustomMetrics bool `json:"enableCustomMetrics"`
 // 以下幾個都跟回收策略有關，詳細的需要查看代碼實現。 // 用逗號分隔的回收資源的條件表達式 // 參考: https://kubernetes.io/docs/admin/out-of-resource/
 EvictionHard string `json:"evictionHard,omitempty"`
 
 EvictionSoft string `json:"evictionSoft,omitempty"`
 
 EvictionSoftGracePeriod string `json:"evictionSoftGracePeriod,omitempty"`

 EvictionPressureTransitionPeriod unversioned.Duration `json:"evictionPressureTransitionPeriod,omitempty"`
 
 EvictionMaxPodGracePeriod int32 `json:"evictionMaxPodGracePeriod,omitempty"`
 // 設置每個核最大的Pods數量
 PodsPerCore int32 `json:"podsPerCore"`
 // 是否使能kubelet attach/detach的功能
 EnableControllerAttachDetach bool `json:"enableControllerAttachDetach"`
}

Kubelet啓動流程

main 入口

main入口： cmd/kubelet/kubelet.go
Main源碼如下：

func main() {
 runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())
 s := options.NewKubeletServer()
 s.AddFlags(pflag.CommandLine)

 flag.InitFlags()
 util.InitLogs()
 defer util.FlushLogs()

 verflag.PrintAndExitIfRequested()

 if err := app.Run(s, nil); err != nil {
 fmt.Fprintf(os.Stderr, "%v\n", err)
 os.Exit(1)
 }
}

有看過源碼的同學，應該會發現kubernetes所有執行程序的入口函數風格都差不多一致。
options.NewKubeletServer(): 創建了一個KubeletServer結構，並進行了默認值的初始化。
接口如下：

func NewKubeletServer() *KubeletServer { return &KubeletServer{ ... KubeletConfiguration: componentconfig.KubeletConfiguration{ Address: "0.0.0.0", CAdvisorPort: 4194, VolumeStatsAggPeriod: unversioned.Duration{Duration: time.Minute}, CertDirectory: "/var/run/kubernetes", CgroupRoot: "", CloudProvider: AutoDetectCloudProvider, ConfigureCBR0: false, ContainerRuntime: "docker", RuntimeRequestTimeout: unversioned.Duration{Duration: 2 * time.Minute}, CPUCFSQuota: true, ... }

s.AddFlags(pflag.CommandLine): 該接口用於從kubelet命令行獲取參數。
接口如下：

func (s *KubeletServer) AddFlags(fs *pflag.FlagSet) {
 fs.StringVar(&s.Config, "config", s.Config, "Path to the config file or directory of files") fs.DurationVar(&s.SyncFrequency.Duration, "sync-frequency", s.SyncFrequency.Duration, "Max period between synchronizing running containers and config") fs.DurationVar(&s.FileCheckFrequency.Duration, "file-check-frequency", s.FileCheckFrequency.Duration, "Duration between checking config files for new data")
...
}

命令行參數獲取完之後，就是進行日誌等的初始化。
verflag.PrintAndExitIfRequested(): 判斷了參數是否是help，是的話直接打印help信息，然後退出。
最後就進入到關鍵函數app.Run(s, nil)。

app.Run()

Run入口： cmd/kubelet/app/server.go
該接口的代碼很長，其實主要也是做了一些準備工作，先來看下參數配置的過程。
代碼如下：

func run(s *options.KubeletServer, kcfg *KubeletConfig) (err error) {
...
 // 可以看到app.Run()進來的時候，kcfg=nil if kcfg == nil {
 // UnsecuredKubeletConfig()返回一個有效的KubeConfig
 cfg, err := UnsecuredKubeletConfig(s)
 if err != nil {
 return err
 }
 kcfg = cfg
 // 初始化一個Config,用來與APIServer交互
 clientConfig, err := CreateAPIServerClientConfig(s)
 if err == nil {
 // 用於創建各類client： 核心client、認證client、授權client...
 kcfg.KubeClient, err = clientset.NewForConfig(clientConfig)
 // 創建一個events的client // make a separate client for events
 eventClientConfig := *clientConfig
 eventClientConfig.QPS = s.EventRecordQPS
 eventClientConfig.Burst = int(s.EventBurst)
 kcfg.EventClient, err = clientset.NewForConfig(&eventClientConfig)
 }
...
 }

 // 創建了一個cAdvisor對象，用於獲取各類資源信息 // 其中有部分接口還未支持 if kcfg.CAdvisorInterface == nil {
 kcfg.CAdvisorInterface, err = cadvisor.New(s.CAdvisorPort, kcfg.ContainerRuntime)
 if err != nil {
 return err
 }
 }
 // kubelet的容器管理模塊 if kcfg.ContainerManager == nil {
 if kcfg.SystemCgroups != "" && kcfg.CgroupRoot == "" {
 return fmt.Errorf("invalid configuration: system container was specified and cgroup root was not specified")
 }

 kcfg.ContainerManager, err = cm.NewContainerManager(kcfg.Mounter, kcfg.CAdvisorInterface, cm.NodeConfig{
 RuntimeCgroupsName: kcfg.RuntimeCgroups,
 SystemCgroupsName: kcfg.SystemCgroups,
 KubeletCgroupsName: kcfg.KubeletCgroups,
 ContainerRuntime: kcfg.ContainerRuntime,
 })
 if err != nil {
 return err
 }
 }
...
 // 配置系統OOM參數 // TODO(vmarmol): Do this through container config.
 oomAdjuster := kcfg.OOMAdjuster
 if err := oomAdjuster.ApplyOOMScoreAdj(0, int(s.OOMScoreAdj)); err != nil {
 glog.Warning(err)
 }

 // 繼續接下去的kubelet運行步驟 if err := RunKubelet(kcfg); err != nil {
 return err
 }

 // kubelet的監控檢測 if s.HealthzPort > 0 {
 healthz.DefaultHealthz()
 go wait.Until(func() {
 err := http.ListenAndServe(net.JoinHostPort(s.HealthzBindAddress, strconv.Itoa(int(s.HealthzPort))), nil)
 if err != nil {
 glog.Errorf("Starting health server failed: %v", err)
 }
 }, 5*time.Second, wait.NeverStop)
 }

 if s.RunOnce {
 return nil
 }

 <-done
 return nil
}

該接口主要準備了一個KubeletConfig結構，調用UnsecuredKubeletConfig()接口進行創建。
然後還創建了一些該結構中的kubeClient、EventClient、CAdvisorInterface、ContainerManager、oomAdjuster等對象。
然後調用了RunKubelet()接口，走接下去的服務運行流程。
最後運行健康檢測服務。

下面挑關鍵的接口進行介紹：

UnsecuredKubeletConfig()接口

func UnsecuredKubeletConfig(s *options.KubeletServer) (*KubeletConfig, error) {
。。。
 // kubelet可能會以容器的方式部署，需要配置標準輸出
 mounter := mount.New()
 var writer io.Writer = &io.StdWriter{}
 if s.Containerized {
 glog.V(2).Info("Running kubelet in containerized mode (experimental)")
 mounter = mount.NewNsenterMounter()
 writer = &io.NsenterWriter{}
 }

 // 配置kubelet的TLS
 tlsOptions, err := InitializeTLS(s)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 
 // kubelet有兩種部署方式： 直接運行在物理機上，還有一種是通過容器部署。 // 若部署到容器中，就會有namespace隔離的問題，導致kubelet無法訪問docker容器的 // namespace並且docker exec運行命令。 // 所以這裏會進行判斷，如果運行在容器中的話，就需要用到nsenter，它可以協助kubelet // 到指定的namespace運行命令。 // nsenter參考資料： https://github.com/jpetazzo/nsenter var dockerExecHandler dockertools.ExecHandler
 switch s.DockerExecHandlerName {
 case "native":
 dockerExecHandler = &dockertools.NativeExecHandler{}
 case "nsenter":
 dockerExecHandler = &dockertools.NsenterExecHandler{}
 default:
 glog.Warningf("Unknown Docker exec handler %q; defaulting to native", s.DockerExecHandlerName)
 dockerExecHandler = &dockertools.NativeExecHandler{}
 }
 
 // k8s對image的回收管理策略 // MinAge: 表示鏡像存活的最小時間，只有在這之後才能回收該鏡像 // HighThresholdPercent： 磁盤佔用超過該值後，GC一直開啓 // LowThresholdPercent： 磁盤佔用低於該值的話，GC不開啓
 imageGCPolicy := kubelet.ImageGCPolicy{
 MinAge: s.ImageMinimumGCAge.Duration,
 HighThresholdPercent: int(s.ImageGCHighThresholdPercent),
 LowThresholdPercent: int(s.ImageGCLowThresholdPercent),
 }
 // k8s根據磁盤空間配置策略 // DockerFreeDiskMB： 磁盤可用空間低於該值時，pod將無法再在該節點創建,也是指該磁盤需要保留的空間大小
 diskSpacePolicy := kubelet.DiskSpacePolicy{
 DockerFreeDiskMB: int(s.LowDiskSpaceThresholdMB),
 RootFreeDiskMB: int(s.LowDiskSpaceThresholdMB),
 }

。。。
 // k8s v1.3引入的功能。Eviction用於k8s集羣提前感知節點memory/disk負載情況，來調度資源。
 thresholds, err := eviction.ParseThresholdConfig(s.EvictionHard, s.EvictionSoft, s.EvictionSoftGracePeriod)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 evictionConfig := eviction.Config{
 PressureTransitionPeriod: s.EvictionPressureTransitionPeriod.Duration,
 MaxPodGracePeriodSeconds: int64(s.EvictionMaxPodGracePeriod),
 Thresholds: thresholds,
 }
 // 初始化KubeletConfig結構 return &KubeletConfig{
 Address: net.ParseIP(s.Address),
 AllowPrivileged: s.AllowPrivileged,
 Auth: nil, // default does not enforce auth[nz]
。。。
 }, nil
}

這段代碼中，個人覺得有幾個點比較值得了解下：

• 該接口中會涉及到kubelet跑在物理機上還是容器中。
  如果運行在容器中，會存在namespace權限的問題，需要通過nsenter來操作docker容器。

kubelet提供了參數"--docker-exec-handler"(即DockerExecHandlerName)，來配置是否使用nsenter.
Nsenter功能可以瞭解下。

• 還有一個kubelet Eviction功能。該功能是k8s v1.3.0新引入的功能，eviction功能就是在節點超負荷之前，提前不讓Pod進行創建，主要就是針對memory和disk。
  之前的版本是不會提前感知集羣的節點負荷，當內存吃緊時，k8s只依靠內核的OOM Killer、磁盤定期對image和container進行垃圾回收功能，這樣對於Pod有不確定性。eviction很好的解決了該問題，可以在kubelet啓動時指定memory/disk等參數，來保證節點穩定工作，讓集羣提前感知節點負荷。

根據kubeconfig創建client

創建client會有兩步：

• 調用CreateAPIServerClientConfig()進行Config初始化

• 調用clientset.NewForConfig()根據之前初始化的Config，創建各類Client。

CreateAPIServerClientConfig()接口如下：

func CreateAPIServerClientConfig(s *options.KubeletServer) (*restclient.Config, error) { 
 // 檢查APIServer是否有配置 if len(s.APIServerList) < 1 {
 return nil, fmt.Errorf("no api servers specified")
 }
 // 檢查是否配置了多個APIServer，新版本已經支持多APIServer的HA // 現在默認是用第一個Server // TODO: adapt Kube client to support LB over several servers if len(s.APIServerList) > 1 {
 glog.Infof("Multiple api servers specified. Picking first one")
 }

 clientConfig, err := createClientConfig(s)
 if err != nil {
 return nil, err
 }

 clientConfig.ContentType = s.ContentType
 // Override kubeconfig qps/burst settings from flags
 clientConfig.QPS = s.KubeAPIQPS
 clientConfig.Burst = int(s.KubeAPIBurst)

 addChaosToClientConfig(s, clientConfig)
 return clientConfig, nil
}

func createClientConfig(s *options.KubeletServer) (*restclient.Config, error) {
 if s.KubeConfig.Provided() && s.AuthPath.Provided() {
 return nil, fmt.Errorf("cannot specify both --kubeconfig and --auth-path")
 }
 if s.KubeConfig.Provided() {
 return kubeconfigClientConfig(s)
 }
 if s.AuthPath.Provided() {
 return authPathClientConfig(s, false)
 }
 // Try the kubeconfig default first, falling back to the auth path default.
 clientConfig, err := kubeconfigClientConfig(s)
 if err != nil {
 glog.Warningf("Could not load kubeconfig file %s: %v. Trying auth path instead.", s.KubeConfig, err)
 return authPathClientConfig(s, true)
 }
 return clientConfig, nil
}

// 就是這邊默認指定了第一個APIServer func kubeconfigClientConfig(s *options.KubeletServer) (*restclient.Config, error) {
 return clientcmd.NewNonInteractiveDeferredLoadingClientConfig(
 &clientcmd.ClientConfigLoadingRules{ExplicitPath: s.KubeConfig.Value()},
 &clientcmd.ConfigOverrides{ClusterInfo: clientcmdapi.Cluster{Server: s.APIServerList[0]}}).ClientConfig()
}

創建Config成功之後，便調用clientset.NewForConfig()創建各類Clients:

func NewForConfig(c *restclient.Config) (*Clientset, error) {
 // 配置Client連接限制
 configShallowCopy := *c if configShallowCopy.RateLimiter == nil && configShallowCopy.QPS > 0 {
 configShallowCopy.RateLimiter = flowcontrol.NewTokenBucketRateLimiter(configShallowCopy.QPS, configShallowCopy.Burst)
 }
 var clientset Clientset var err error
 // 創建核心Client
 clientset.CoreClient, err = unversionedcore.NewForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 創建第三方Client
 clientset.ExtensionsClient, err = unversionedextensions.NewForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 創建自動伸縮Client
 clientset.AutoscalingClient, err = unversionedautoscaling.NewForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 創建批量操作的Client
 clientset.BatchClient, err = unversionedbatch.NewForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 創建Rbac Client (RBAC：基於角色的訪問控制) // 跟k8s的認證授權有關，可以參考： https://kubernetes.io/docs/admin/authorization/
 clientset.RbacClient, err = unversionedrbac.NewForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 創建服務發現Client
 clientset.DiscoveryClient, err = discovery.NewDiscoveryClientForConfig(&configShallowCopy)
 if err != nil {
 glog.Errorf("failed to create the DiscoveryClient: %v", err)
 return nil, err
 }
 return &clientset, nil
}

上面的各種客戶端實際就是api rest請求的客戶端。

RunKubelet

上面的各類創建及初始化完之後，便進入下一步驟RunKubelet:

func RunKubelet(kcfg *KubeletConfig) error {
...
 // k8s event對象創建，用於kubelet向APIServer發送管理容器相關的各類events // 後面會單獨介紹k8s events功能,這裏不再展開細講
 eventBroadcaster := record.NewBroadcaster()
 kcfg.Recorder = eventBroadcaster.NewRecorder(api.EventSource{Component: "kubelet", Host: kcfg.NodeName})
 eventBroadcaster.StartLogging(glog.V(3).Infof)
 if kcfg.EventClient != nil {
 glog.V(4).Infof("Sending events to api server.")
 eventBroadcaster.StartRecordingToSink(&unversionedcore.EventSinkImpl{Interface: kcfg.EventClient.Events("")})
 } else {
 glog.Warning("No api server defined - no events will be sent to API server.")
 }
 // 配置capabilities
 privilegedSources := capabilities.PrivilegedSources{
 HostNetworkSources: kcfg.HostNetworkSources,
 HostPIDSources: kcfg.HostPIDSources,
 HostIPCSources: kcfg.HostIPCSources,
 }
 capabilities.Setup(kcfg.AllowPrivileged, privilegedSources, 0)

 credentialprovider.SetPreferredDockercfgPath(kcfg.RootDirectory)
 // 調用CreateAndInitKubelet()接口，進行各類初始化
 builder := kcfg.Builder
 if builder == nil {
 builder = CreateAndInitKubelet
 }
 if kcfg.OSInterface == nil {
 kcfg.OSInterface = kubecontainer.RealOS{}
 }
 k, podCfg, err := builder(kcfg)
 if err != nil {
 return fmt.Errorf("failed to create kubelet: %v", err)
 }
 // 設置kubelet進程自身最大能打開的文件句柄數
 util.ApplyRLimitForSelf(kcfg.MaxOpenFiles)

 // TODO(dawnchen): remove this once we deprecated old debian containervm images. // This is a workaround for issue: https://github.com/opencontainers/runc/issues/726 // The current chosen number is consistent with most of other os dist. const maxkeysPath = "/proc/sys/kernel/keys/root_maxkeys" const minKeys uint64 = 1000000
 key, err := ioutil.ReadFile(maxkeysPath)
 if err != nil {
 glog.Errorf("Cannot read keys quota in %s", maxkeysPath)
 } else {
 fields := strings.Fields(string(key))
 nkey, _ := strconv.ParseUint(fields[0], 10, 64)
 if nkey < minKeys {
 glog.Infof("Setting keys quota in %s to %d", maxkeysPath, minKeys)
 err = ioutil.WriteFile(maxkeysPath, []byte(fmt.Sprintf("%d", uint64(minKeys))), 0644)
 if err != nil {
 glog.Warningf("Failed to update %s: %v", maxkeysPath, err)
 }
 }
 }
 const maxbytesPath = "/proc/sys/kernel/keys/root_maxbytes" const minBytes uint64 = 25000000
 bytes, err := ioutil.ReadFile(maxbytesPath)
 if err != nil {
 glog.Errorf("Cannot read keys bytes in %s", maxbytesPath)
 } else {
 fields := strings.Fields(string(bytes))
 nbyte, _ := strconv.ParseUint(fields[0], 10, 64)
 if nbyte < minBytes {
 glog.Infof("Setting keys bytes in %s to %d", maxbytesPath, minBytes)
 err = ioutil.WriteFile(maxbytesPath, []byte(fmt.Sprintf("%d", uint64(minBytes))), 0644)
 if err != nil {
 glog.Warningf("Failed to update %s: %v", maxbytesPath, err)
 }
 }
 }

 // kubelet可以只運行一次，也可以作爲一個後臺daemon一直運行 // 一次運行的話，就是Runonce，處理下pods事件然後退出 // 一直運行的話，就是startKubelet() // process pods and exit. if kcfg.Runonce {
 if _, err := k.RunOnce(podCfg.Updates()); err != nil {
 return fmt.Errorf("runonce failed: %v", err)
 }
 glog.Infof("Started kubelet %s as runonce", version.Get().String())
 } else {
 // 進入關鍵函數startKubelet()
 startKubelet(k, podCfg, kcfg)
 glog.Infof("Started kubelet %s", version.Get().String())
 }
 return nil
}

該接口中會調用CreateAndInitKubelet()接口再進行初始化，其中又調用了kubelet.NewMainKubelet()接口。
kubelet可以只運行一次，也可以後臺一直運行。要一直運行的話就是調用startKubelet()。
我們先看下初始化接口乾了些什麼?

func CreateAndInitKubelet(kc *KubeletConfig) (k KubeletBootstrap, pc *config.PodConfig, err error) {
 // TODO: block until all sources have delivered at least one update to the channel, or break the sync loop // up into "per source" synchronizations // TODO: KubeletConfig.KubeClient should be a client interface, but client interface misses certain methods // used by kubelet. Since NewMainKubelet expects a client interface, we need to make sure we are not passing // a nil pointer to it when what we really want is a nil interface. var kubeClient clientset.Interface
 if kc.KubeClient != nil {
 kubeClient = kc.KubeClient
 // TODO: remove this when we've refactored kubelet to only use clientset.
 }

 // 初始化container GC參數
 gcPolicy := kubecontainer.ContainerGCPolicy{
 MinAge: kc.MinimumGCAge,
 MaxPerPodContainer: kc.MaxPerPodContainerCount,
 MaxContainers: kc.MaxContainerCount,
 }

 // 配置kubelet server的端口, default: 10250
 daemonEndpoints := &api.NodeDaemonEndpoints{
 KubeletEndpoint: api.DaemonEndpoint{Port: int32(kc.Port)},
 }

 // 創建PodConfig
 pc = kc.PodConfig
 if pc == nil {
 // kubelet支持三種數據源： file、HTTP URL、k8s APIServer // 默認是k8s APIServer，這裏還會涉及到cache，可以深入學習下具體實現
 pc = makePodSourceConfig(kc)
 }
 // 
 k, err = kubelet.NewMainKubelet(
 kc.Hostname,
 kc.NodeName,
 kc.DockerClient,
 kubeClient,
。。。
 )

 if err != nil {
 return nil, nil, err
 }

 k.BirthCry()

 k.StartGarbageCollection()

 return k, pc, nil
}

初始化接口中還有一層調用：kubelet.NewMainKubelet()，該接口在1.3中是N多參數，並且函數實現也是很長很長，寫的非常不友好，不過看了下新版本已經重寫過了。我們還是拿這個又長又胖的接口，繼續瞭解下：

func NewMainKubelet(
 hostname string,
 nodeName string,
。。。
) (*Kubelet, error) {
。。。
 // 創建service的cache.NewStore, 設置service的監聽函數listWatch，並設置對應的反射NewReflector,然後設置serviceLister
 serviceStore := cache.NewStore(cache.MetaNamespaceKeyFunc)
 if kubeClient != nil {
 // TODO: cache.NewListWatchFromClient is limited as it takes a client implementation rather // than an interface. There is no way to construct a list+watcher using resource name.
 listWatch := &cache.ListWatch{
 ListFunc: func(options api.ListOptions) (runtime.Object, error) {
 return kubeClient.Core().Services(api.NamespaceAll).List(options)
 },
 WatchFunc: func(options api.ListOptions) (watch.Interface, error) {
 return kubeClient.Core().Services(api.NamespaceAll).Watch(options)
 },
 }
 cache.NewReflector(listWatch, &api.Service{}, serviceStore, 0).Run()
 }
 serviceLister := &cache.StoreToServiceLister{Store: serviceStore}
 
 // 創建node的cache.NewStore, 設置fieldSelector，設置監聽函數listWatch,設置對應的反射NewReflector,並設置nodeLister,nodeInfo和nodeRef
 nodeStore := cache.NewStore(cache.MetaNamespaceKeyFunc)
 if kubeClient != nil {
 // TODO: cache.NewListWatchFromClient is limited as it takes a client implementation rather // than an interface. There is no way to construct a list+watcher using resource name.
 fieldSelector := fields.Set{api.ObjectNameField: nodeName}.AsSelector()
 listWatch := &cache.ListWatch{
 ListFunc: func(options api.ListOptions) (runtime.Object, error) {
 options.FieldSelector = fieldSelector
 return kubeClient.Core().Nodes().List(options)
 },
 WatchFunc: func(options api.ListOptions) (watch.Interface, error) {
 options.FieldSelector = fieldSelector
 return kubeClient.Core().Nodes().Watch(options)
 },
 }
 cache.NewReflector(listWatch, &api.Node{}, nodeStore, 0).Run()
 }
 nodeLister := &cache.StoreToNodeLister{Store: nodeStore}
 nodeInfo := &predicates.CachedNodeInfo{StoreToNodeLister: nodeLister}

 // TODO: get the real node object of ourself, // and use the real node name and UID. // TODO: what is namespace for node?
 nodeRef := &api.ObjectReference{
 Kind: "Node",
 Name: nodeName,
 UID: types.UID(nodeName),
 Namespace: "",
 }
 // 創建磁盤空間管理對象，該對象需要使用cAdvisor的接口來獲取磁盤相關信息 // 最後一個參數便是配置磁盤管理的Policy
 diskSpaceManager, err := newDiskSpaceManager(cadvisorInterface, diskSpacePolicy)
 if err != nil {
 return nil, fmt.Errorf("failed to initialize disk manager: %v", err)
 }
 // 創建一個空的container reference manager對象
 containerRefManager := kubecontainer.NewRefManager()
 // 創建OOM 監控對象，使用cAdvisor接口監控內存，並使用event recorder上報oom事件
 oomWatcher := NewOOMWatcher(cadvisorInterface, recorder)

 // TODO: remove when internal cbr0 implementation gets removed in favor // of the kubenet network plugin if networkPluginName == "kubenet" {
 configureCBR0 = false
 flannelExperimentalOverlay = false
 }
 // 初始化Kubelet
 klet := &Kubelet{
 hostname: hostname,
 nodeName: nodeName,
 。。。
 }

...

 procFs := procfs.NewProcFS()
 imageBackOff := flowcontrol.NewBackOff(backOffPeriod, MaxContainerBackOff)

 klet.livenessManager = proberesults.NewManager()
 // 初始化pod的cache和manager對象
 klet.podCache = kubecontainer.NewCache()
 klet.podManager = kubepod.NewBasicPodManager(kubepod.NewBasicMirrorClient(klet.kubeClient))

 // 初始化Docker container Runtime switch containerRuntime {
 case "docker":
 // dockerClient就是之後會介紹，就是kubelet用於操作docker的client // recorder: 即之前創建的event recorder // 還會有各類物理機信息，pull images的QPS等等參數 // 具體可以瞭解下DockerManager結構 // Only supported one for now, continue.
 klet.containerRuntime = dockertools.NewDockerManager(
 dockerClient,
 kubecontainer.FilterEventRecorder(recorder),
 klet.livenessManager,
 containerRefManager,
 klet.podManager,
 machineInfo,
 podInfraContainerImage,
 pullQPS,
 pullBurst,
 containerLogsDir,
 osInterface,
 klet.networkPlugin,
 klet,
 klet.httpClient,
 dockerExecHandler,
 oomAdjuster,
 procFs,
 klet.cpuCFSQuota,
 imageBackOff,
 serializeImagePulls,
 enableCustomMetrics,
 klet.hairpinMode == componentconfig.HairpinVeth,
 seccompProfileRoot,
 containerRuntimeOptions...,
 )
 case "rkt":
 ...
 default:
 return nil, fmt.Errorf("unsupported container runtime %q specified", containerRuntime)
 }

 ...

 // 設置containerGC
 containerGC, err := kubecontainer.NewContainerGC(klet.containerRuntime, containerGCPolicy)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 klet.containerGC = containerGC

 // 設置imageManager
 imageManager, err := newImageManager(klet.containerRuntime, cadvisorInterface, recorder, nodeRef, imageGCPolicy)
 if err != nil {
 return nil, fmt.Errorf("failed to initialize image manager: %v", err)
 }
 klet.imageManager = imageManager

 klet.runner = klet.containerRuntime
 // 設置statusManager
 klet.statusManager = status.NewManager(kubeClient, klet.podManager)
 // 設置probeManager
 klet.probeManager = prober.NewManager(
 klet.statusManager,
 klet.livenessManager,
 klet.runner,
 containerRefManager,
 recorder)

 klet.volumePluginMgr, err =
 NewInitializedVolumePluginMgr(klet, volumePlugins)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 // 設置volumeManager
 klet.volumeManager, err = kubeletvolume.NewVolumeManager(
 enableControllerAttachDetach,
 hostname,
 klet.podManager,
 klet.kubeClient,
 klet.volumePluginMgr,
 klet.containerRuntime)

 // 創建runtime Cache對象
 runtimeCache, err := kubecontainer.NewRuntimeCache(klet.containerRuntime)
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 klet.runtimeCache = runtimeCache
 klet.reasonCache = NewReasonCache()
 klet.workQueue = queue.NewBasicWorkQueue(klet.clock)
 // 創建podWorkers對象，這個比較關鍵，後面會單獨介紹
 klet.podWorkers = newPodWorkers(klet.syncPod, recorder, klet.workQueue, klet.resyncInterval, backOffPeriod, klet.podCache)

 klet.backOff = flowcontrol.NewBackOff(backOffPeriod, MaxContainerBackOff)
 klet.podKillingCh = make(chan *kubecontainer.PodPair, podKillingChannelCapacity)
 klet.setNodeStatusFuncs = klet.defaultNodeStatusFuncs()

 // 設置eviction manager
 evictionManager, evictionAdmitHandler, err := eviction.NewManager(klet.resourceAnalyzer, evictionConfig, killPodNow(klet.podWorkers), recorder, nodeRef, klet.clock)
 if err != nil {
 return nil, fmt.Errorf("failed to initialize eviction manager: %v", err)
 }
 klet.evictionManager = evictionManager
 klet.AddPodAdmitHandler(evictionAdmitHandler)

 // apply functional Option's for _, opt := range kubeOptions {
 opt(klet)
 }
 return klet, nil
}

該接口中，會創建podWorkers，該對象比較重要，跟pod的實際操作有關，後面會單獨進行介紹。這裏先只點到爲止。
我們回想下整個流程就會發現，cmd/kubelet/app主要就是做一些簡單的參數處理，具體的初始化都是在pkg/kubelet中做的。
看完初始化，我們要進入真正運行的接口startKubelet():

func startKubelet(k KubeletBootstrap, podCfg *config.PodConfig, kc *KubeletConfig) {
 // 這裏是真正的啓動kubelet go wait.Until(func() { k.Run(podCfg.Updates()) }, 0, wait.NeverStop)

 // 這裏是開啓kubelet Server，便於調用kubelet的API進行操作 if kc.EnableServer {
 go wait.Until(func() {
 k.ListenAndServe(kc.Address, kc.Port, kc.TLSOptions, kc.Auth, kc.EnableDebuggingHandlers)
 }, 0, wait.NeverStop)
 }
 // 該處是開啓kubelet的只讀服務，端口是10255 if kc.ReadOnlyPort > 0 {
 go wait.Until(func() {
 k.ListenAndServeReadOnly(kc.Address, kc.ReadOnlyPort)
 }, 0, wait.NeverStop)
 }
}

繼續深入，進入到真正啓動kubelet的接口k.Run(),這個裏的k是個KubeletBootstrap類型的interface,實際對象是由CreateAndInitKubelet()接口返回的Kubelet對象，所以Run()實現可以查看該對象的實現。
具體實現路徑：pkg/kubelet/kubelet.go，接口如下：

func (kl *Kubelet) Run(updates <-chan kubetypes.PodUpdate) {
 // 開啓日誌服務 if kl.logServer == nil {
 kl.logServer = http.StripPrefix("/logs/", http.FileServer(http.Dir("/var/log/")))
 }
 if kl.kubeClient == nil {
 glog.Warning("No api server defined - no node status update will be sent.")
 }
 // init modulers，如imageManager、containerManager、oomWathcer、resourceAnalyzer if err := kl.initializeModules(); err != nil {
 kl.recorder.Eventf(kl.nodeRef, api.EventTypeWarning, kubecontainer.KubeletSetupFailed, err.Error())
 glog.Error(err)
 kl.runtimeState.setInitError(err)
 }

 // Start volume manager go kl.volumeManager.Run(wait.NeverStop)

 // 起協程，定時向APIServer更新node status if kl.kubeClient != nil {
 // Start syncing node status immediately, this may set up things the runtime needs to run. go wait.Until(kl.syncNodeStatus, kl.nodeStatusUpdateFrequency, wait.NeverStop)
 }
 // 起協程，定時同步網絡狀態 go wait.Until(kl.syncNetworkStatus, 30*time.Second, wait.NeverStop)
 go wait.Until(kl.updateRuntimeUp, 5*time.Second, wait.NeverStop)

 // Start a goroutine responsible for killing pods (that are not properly // handled by pod workers). // 起協程，定時處理那些被killing pods go wait.Until(kl.podKiller, 1*time.Second, wait.NeverStop)

 // Start component sync loops.
 kl.statusManager.Start()
 kl.probeManager.Start()
 // 啓動evictionManager
 kl.evictionManager.Start(kl.getActivePods, evictionMonitoringPeriod)

 // Start the pod lifecycle event generator.
 kl.pleg.Start()
 // 開啓pods事件，用於處理APIServer下發的任務，updates是一個管道
 kl.syncLoop(updates, kl)
}

func (kl *Kubelet) initializeModules() error {
 // Step 1: Promethues metrics.
 metrics.Register(kl.runtimeCache)

 // Step 2: Setup filesystem directories. if err := kl.setupDataDirs(); err != nil {
 return err
 }

 // Step 3: If the container logs directory does not exist, create it. if _, err := os.Stat(containerLogsDir); err != nil {
 if err := kl.os.MkdirAll(containerLogsDir, 0755); err != nil {
 glog.Errorf("Failed to create directory %q: %v", containerLogsDir, err)
 }
 }

 // Step 4: Start the image manager. if err := kl.imageManager.Start(); err != nil {
 return fmt.Errorf("Failed to start ImageManager, images may not be garbage collected: %v", err)
 }

 // Step 5: Start container manager. if err := kl.containerManager.Start(); err != nil {
 return fmt.Errorf("Failed to start ContainerManager %v", err)
 }

 // Step 6: Start out of memory watcher. if err := kl.oomWatcher.Start(kl.nodeRef); err != nil {
 return fmt.Errorf("Failed to start OOM watcher %v", err)
 }

 // Step 7: Start resource analyzer
 kl.resourceAnalyzer.Start()

 return nil
}

到這裏基本就結束了，學習源碼的過程中會發現很多點值得深入研究，比如:

• dockerclient

• podWorkers

• podManager

• cAdvisor

• containerGC

• imageManager

• diskSpaceManager

• statusManager

• volumeManager

• containerRuntime

• kubelet cache

• events recorder

• Eviction Manager

• kubelet如何收到APIServer任務，創建pod的流程

• 等等。。

後面會繼續挑一些關鍵點進行分析。

本文轉自SegmentFault-Kubelet源碼分析(一):啓動流程分析