内容简介:缓存和发布订阅都是后端开发中常用的手段,其中缓存主要是用于可丢失数据的暂存,发布订阅主要是用于消息传递,今天给大家介绍一个k8s中带有发布订阅的缓存实现,其目标是给定一个时间,只关注该时间后续的事件,主要是用于近实时状态数据的获取
缓存和发布订阅都是后端开发中常用的手段,其中缓存主要是用于可丢失数据的暂存,发布订阅主要是用于消息传递,今天给大家介绍一个k8s中带有发布订阅的缓存实现,其目标是给定一个时间,只关注该时间后续的事件,主要是用于近实时状态数据的获取
1. 业务背景
在k8s中的kubelet中支持不同的容器运行时,为了缓存容器运行时当前所有可见的Pod/Container就构造了一个Cache结构,当一个事件发生后,kubelet接收到事件后,此时需要获取当前Pod的状态,此时要获取的状态,就必须要求是在事件产生后的最新的状态,而不能是之前的状态,
2. 核心实现
2.1 数据与订阅记录
2.1.1 状态数据
状态数据主要是存储一个pod的状态数据
type data struct { // 存储Pod的状态 status *PodStatus // 试图检测Pod状态出错信息 err error // 上次数据的修改时间 modified time.Time } 复制代码
2.1.2 订阅记录
订阅记录其实指的是一个订阅需求,其通过一个chan来进行数据通知,其中time字段是过滤条件,即只有时间大于time的记录才允许被加入到chan中
type subRecord struct { time time.Time ch chan *data }复制代码
2.2 Cache实现
2.2.1 核心成员结构
cache里面的数据在kubelet每次进行PLEG更新的时候,都会更新timestamp,并且会重新获取最新的Pod状态进行填充cache,所以这里会更新timestamp,寓意着让之前旧的状态都过期,并且会针对旧的订阅的进行数据的返回
// cache implements Cache. type cache struct { // 读写锁 lock sync.RWMutex // 存储Pod的状态数据,用于满足不带时间戳的状态获取 pods map[types.UID]*data // 全局时间戳,即当前缓存中的数据,至少都要比该时间戳新 timestamp *time.Time //存储对应Pod的定语记录列表 subscribers map[types.UID][]*subRecord }复制代码
2.2.3 普通状态数据获取
普通状态获取即直接通过Map来进行数据的返回
func (c *cache) Get(id types.UID) (*PodStatus, error) { c.lock.RLock() defer c.lock.RUnlock() d := c.get(id) return d.status, d.err } 复制代码
2.2.4 默认状态构造器
当发现当前的cahce中并不存在对应的数据,则是直接根据ID来生成一个默认的状态数据
func (c *cache) get(id types.UID) *data { d, ok := c.pods[id] if !ok { return makeDefaultData(id) } return d } // 默认状态构造器 func makeDefaultData(id types.UID) *data { return &data{status: &PodStatus{ID: id}, err: nil} }复制代码
2.2.5 最新状态数据获取
会给定一个时间戳,只有当当前缓存的数据的时间在该时间戳之后,才有效,否则返回nil,这里有个关键点就是timestamp的相关设计,因为在每个PLEG周期中,都会更新timestamp
如果minTime
func (c *cache) getIfNewerThan(id types.UID, minTime time.Time) *data { // 获取当前的状态 d, ok := c.pods[id] // 如果全局时间戳大于给定的时间,则会直接返回 globalTimestampIsNewer := (c.timestamp != nil && c.timestamp.After(minTime)) if !ok && globalTimestampIsNewer { // 状态没有缓存,但是全局时间比最小时间新,就直接返回 return makeDefaultData(id) } // 如果之前数据的时间在获取时间之后,或者全局时间已经更新 if ok && (d.modified.After(minTime) || globalTimestampIsNewer) { return d } // The pod status is not ready. return nil }复制代码
2.2.6 订阅状态管道构造
订阅管道最终会返回一个状态的管道,同时会进行检查,如果发现当前有可用数据,则会直接丢进管道中,否则则创建一个subRecords订阅记录,并保存
func (c *cache) subscribe(id types.UID, timestamp time.Time) chan *data { ch := make(chan *data, 1) c.lock.Lock() defer c.lock.Unlock() // 获取状态数据 d := c.getIfNewerThan(id, timestamp) if d != nil { // 如果已经有状态数据,则立即返回 ch <- d return ch } // 否则添加一个订阅记录到subscribers中对应的列表中 c.subscribers[id] = append(c.subscribers[id], &subRecord{time: timestamp, ch: ch}) return ch }复制代码
2.2.7 通知清理过期管道
通知的时候回根据subRecord的订阅时间进行检测,如果订阅时间已经超过当前的 timestamp则直接获取数据进行返回,最后只会保留那些还未过期的订阅记录
func (c *cache) notify(id types.UID, timestamp time.Time) { // 获取事件的ID列表 list, ok := c.subscribers[id] if !ok { // No one to notify. return } newList := []*subRecord{} // 遍历所有的订阅记录subRecords for i, r := range list { // 如果这些订阅记录的时间在timestamp之前,就不进行操作, 即当前管道时间>timestamp if timestamp.Before(r.time) { newList = append(newList, list[i]) continue } // 获取一个数据返回, 同时关闭管道 r.ch <- c.get(id) close(r.ch) } if len(newList) == 0 { // 如果不存在订阅记录,则就删除对应的key delete(c.subscribers, id) } else { // 剩余的订阅列表 c.subscribers[id] = newList } }复制代码
2.2.8 全局时间戳更新
全局时间戳更新,则会遍历所有的订阅,以最新的全局时间戳作为时间,进行通知
func (c *cache) UpdateTime(timestamp time.Time) { c.lock.Lock() defer c.lock.Unlock() c.timestamp = ×tamp // Notify all the subscribers if the condition is met. for id := range c.subscribers { c.notify(id, *c.timestamp) } } 复制代码
2.2.9 Pod事件更新通知函数
更新的时候,则会调用notify来进行通知
func (c *cache) Set(id types.UID, status *PodStatus, err error, timestamp time.Time) { c.lock.Lock() defer c.lock.Unlock() // 进行事件的通知 defer c.notify(id, timestamp) // 保存最新的状态数据 c.pods[id] = &data{status: status, err: err, modified: timestamp} }复制代码
今天就到这里,这些数据结构和设计有很多值得学习地方,希望大家能多多交流,一起学习云原生相关的设计与关键实现
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以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网
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