Contrôleurs

En robotique et automatisation, une boucle de contrôle est une boucle non terminante qui régule l'état d'un système.

Voici un exemple de boucle de contrôle : un thermostat dans une pièce.

Lorsque vous réglez la température, vous indiquez au thermostat votre état souhaité. La température réelle de la pièce est l' état actuel. Le thermostat agit pour rapprocher l'état actuel de l'état souhaité, en allumant ou éteignant l'équipement.

Boucle de contrôle surveillant l'état partagé du cluster à travers l'apiserver et effectuant des changements en essayant de déplacer l'état actuel vers l'état désiré.

Modèle de contrôleur

Un contrôleur suit au moins un type de ressource Kubernetes. Ces objets ont un champ spec qui représente l'état souhaité. Les contrôleurs de cette ressource sont responsables de rapprocher l'état actuel de cet état souhaité.

Le contrôleur peut effectuer lui-même l'action ; plus couramment, dans Kubernetes, un contrôleur enverra des messages au serveur API qui ont des effets secondaires utiles. Vous verrez des exemples de cela ci-dessous.

Contrôle via le serveur API

Le contrôleur de Job est un exemple de contrôleur intégré à Kubernetes. Les contrôleurs intégrés gèrent l'état en interagissant avec le serveur API du cluster.

Job est une ressource Kubernetes qui exécute un Pod, ou peut-être plusieurs Pods, pour effectuer une tâche, puis s'arrête.

(Une fois planifiés, les objets Pod font partie de l' état souhaité pour un kubelet).

Lorsque le contrôleur de Job voit une nouvelle tâche, il s'assure que, quelque part dans votre cluster, les kubelets sur un ensemble de nœuds exécutent le bon nombre de Pods pour effectuer le travail. Le contrôleur de Job n'exécute aucun Pod ou conteneur lui-même. Au lieu de cela, le contrôleur de Job demande au serveur API de créer ou supprimer des Pods. D'autres composants du plan de contrôle agissent sur les nouvelles informations (il y a de nouveaux Pods à planifier et à exécuter), et finalement le travail est terminé.

Après avoir créé un nouveau Job, l'état souhaité est que ce Job soit terminé. Le contrôleur de Job rapproche l'état actuel de ce Job de votre état souhaité : en créant des Pods qui effectuent le travail que vous avez demandé pour ce Job, de sorte que le Job soit plus proche de l'achèvement.

Les contrôleurs mettent également à jour les objets qui les configurent. Par exemple : une fois le travail terminé pour un Job, le contrôleur de Job met à jour cet objet Job pour le marquer comme Terminé.

(C'est un peu comme certains thermostats éteignent une lumière pour indiquer que votre pièce est maintenant à la température que vous avez réglée).

Contrôle direct

Contrairement à Job, certains contrôleurs doivent apporter des modifications à des éléments en dehors de votre cluster.

Par exemple, si vous utilisez une boucle de contrôle pour vous assurer qu'il y a suffisamment de nœuds dans votre cluster, alors ce contrôleur a besoin de quelque chose en dehors du cluster actuel pour configurer de nouveaux nœuds lorsque cela est nécessaire.

Les contrôleurs qui interagissent avec un état externe trouvent leur état souhaité à partir du serveur API, puis communiquent directement avec un système externe pour rapprocher l'état actuel en ligne.

(Il existe en fait un contrôleur qui met à l'échelle horizontalement les nœuds de votre cluster.)

Le point important ici est que le contrôleur apporte certaines modifications pour atteindre votre état souhaité, puis rapporte l'état actuel à votre serveur API de cluster. D'autres boucles de contrôle peuvent observer ces données rapportées et prendre leurs propres mesures.

Dans l'exemple du thermostat, si la pièce est très froide, un autre contrôleur pourrait également allumer un radiateur de protection contre le gel. Avec les clusters Kubernetes, le plan de contrôle fonctionne indirectement avec des outils de gestion des adresses IP, des services de stockage, des API de fournisseurs de cloud et d'autres services en étendant Kubernetes pour les implémenter.

État souhaité par rapport à l'état actuel

Kubernetes adopte une vision nativement cloud des systèmes et est capable de gérer un changement constant.

Votre cluster peut changer à tout moment à mesure que le travail se déroule et que les boucles de contrôle corrigent automatiquement les défaillances. Cela signifie que, potentiellement, votre cluster n'atteint jamais un état stable.

Tant que les contrôleurs de votre cluster sont en cours d'exécution et capables de effectuer des modifications utiles, il n'importe pas si l'état global est stable ou non.

Conception

En tant que principe de sa conception, Kubernetes utilise de nombreux contrôleurs qui gèrent chacun un aspect particulier de l'état du cluster. Le plus souvent, une boucle de contrôle (contrôleur) utilise un type de ressource comme état souhaité et gère un autre type de ressource pour réaliser cet état souhaité. Par exemple, un contrôleur pour les Jobs suit les objets Job (pour découvrir un nouveau travail) et les objets Pod (pour exécuter les Jobs, puis voir quand le travail est terminé). Dans ce cas, quelque chose d'autre crée les Jobs, tandis que le contrôleur de Job crée les Pods.

Il est utile d'avoir des contrôleurs simples plutôt qu'un ensemble monolithique de boucles de contrôle interconnectées. Les contrôleurs peuvent échouer, c'est pourquoi Kubernetes est conçu pour le permettre.

Modes d'exécution des contrôleurs

Kubernetes est livré avec un ensemble de contrôleurs intégrés qui s'exécutent à l'intérieur du kube-controller-manager. Ces contrôleurs intégrés fournissent des comportements de base importants.

Le contrôleur de Déploiement et le contrôleur de Job sont des exemples de contrôleurs qui font partie de Kubernetes lui-même (contrôleurs "intégrés"). Kubernetes vous permet d'exécuter un plan de contrôle résilient, de sorte que si l'un des contrôleurs intégrés venait à échouer, une autre partie du plan de contrôle prendra en charge le travail.

Vous pouvez trouver des contrôleurs qui s'exécutent en dehors du plan de contrôle pour étendre Kubernetes. Ou, si vous le souhaitez, vous pouvez écrire vous-même un nouveau contrôleur. Vous pouvez exécuter votre propre contrôleur sous la forme d'un ensemble de Pods, ou en dehors de Kubernetes. Ce qui convient le mieux dépendra de ce que ce contrôleur particulier fait.

A suivre

• Lisez à propos du plan de contrôle Kubernetes
• Découvrez certains des objets Kubernetes de base
• En savoir plus sur l'API Kubernetes
• Si vous souhaitez écrire votre propre contrôleur, consultez les modèles d'extension Kubernetes et le référentiel sample-controller.