Operator 与 CRD 入门

Kubernetes 内置了 Deployment、Service 等对象，但业务需要的「数据库集群」「消息队列」怎么办？CRD（Custom Resource Definition） 让你定义自己的资源类型，Operator 则是一个监听这些自定义资源、把运维操作自动化的控制器。二者一起，让「数据库」也能像内置对象一样 kubectl apply。

1. 定义 CRD

CRD 向 API 服务器注册一种新资源，无需改 k8s 源码。

apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
kind: CustomResourceDefinition
metadata:
  name: databases.example.com
spec:
  group: example.com
  names:
    kind: Database
    plural: databases
    singular: database
  scope: Namespaced
  versions:
    - name: v1
      served: true
      storage: true
      schema:
        openAPIV3Schema:
          type: object
          properties:
            spec:
              type: object
              properties:
                engine:
                  type: string
                replicas:
                  type: integer

注册后就能创建自定义资源：

kubectl apply -f - <<'EOF'
apiVersion: example.com/v1
kind: Database
metadata:
  name: mydb
spec:
  engine: postgres
  replicas: 3
EOF

2. Operator 的本质

Operator = 自定义资源 + 自定义控制器。控制器不断对比「用户期望」（spec）与「实际状态」，执行创建备份、扩缩副本、故障转移等动作——本质是「把 DBA 的经验写成代码」。

ℹ️成熟 Operator 直接用

社区有大量现成 Operator（etcd、Prometheus、Redis 等），多通过 Operator Lifecycle Manager 或 Helm 安装，无需自己写控制器。

3. 开发与工具链

主流用 Kubebuilder 或 Operator SDK（基于 controller-runtime）脚手架生成代码：

kubebuilder init --domain example.com
kubebuilder create api --group example --version v1 --kind Database
make install      # 安装 CRD
make run          # 本地跑控制器

⚠️CRD 升级要小心 schema

CRD 的 schema 一旦被资源引用，删除字段或改类型会破坏兼容性。生产变更应遵循「先加后删」的版本演进策略。

小结

CRD 扩展 k8s API，定义自己的资源类型
Operator = 自定义资源 + 控制器，把运维知识自动化
优先复用社区 Operator，自研用 Kubebuilder/Operator SDK
恭喜你完成进阶章节，建议动手在集群里实践这些对象