cadvisor详解

Posted 2021-02-07 elnino

一. cadvisor和k8s的耦合

cadvisor是一个谷歌开发的容器监控工具，它被内嵌到k8s中作为k8s的监控组件。现在将k8s中的cadvisor实现分析一下。

k8s中和cadvisor的代码主要在./pkg/kubelet/cadvisor目录下。在当前k8s版本(v1.13)中，kubelet主要调用的cadvisor方法如下：

MachineInfo
RootFsInfo
VersionInfo
GetDirFsInfo

GetFsInfo

---------------------------------------
ContainerInfoV2
SubcontainerInfo
ContainerInfo
WatchEvents

分割线之上的方法和cadvisor本身耦合较松，分割线之下的方法则和cadvisor耦合紧密。怎么样理解这里的耦合度呢？举例来说，对于分割线

之上的方法，例如MachineInfo，它的操作只是简单的读取本地文件以获取主机的信息。比如通过读取/proc/cpuinfo文件读取本地主机的cpu信息。

对于这种方法，我们可以非常轻松的移植他们。

而分割线之下的方法则很难从cadvisor中单独剥离出来，它们的实现是依赖于整个cadvisor的体系。下面分析一下cadvisor具体的实现

 

二. 事件监听层

cadvisor的架构简单来说就是一个event机制。它基本上可以分为两层，事件监听层和事件处理层。事件监听层负责监听linux系统发生的事件，而事件处理层

负责对这些事件进行处理。

首先说说事件监听层。事件监听层主要包含两个监听者，ContainerAdd事件和OOM事件。其对应的函数是watchForNewContainers, watchForNewOoms。

watchForNewContainers完成的事情是启动每一个watcher。代码如下，可以看到和watcher交互的是eventsChannel。目前cadvisor中包含两种wathcer, 一个是rawWatcher，另一个是rktWatcher。

    for _, watcher := range self.containerWatchers {
        err := watcher.Start(self.eventsChannel)
        if err != nil {
            return err
        }
    }

rawWatcher直接监控系统的cgroup根目录，而rktWatcher似乎是与rkt的client进行交互，由于rkt不是主流的技术，因此我们目前主要研究rawWatcher。这个watcher的代码在./manager/watcher/raw目录下。

稍作分析就可以看出这个watcher是调用了github.com/sigma/go-inotify库，这个库简单来说就是利用linux的inotify机制对cgroup根目录进行监听，如果根目录创建了新的目录，那么它就会触发一个ContainerAdd的事件。

然后将事件发送到上面代码中的self.eventsChannel中。注意linux的inotify机制会监听目录的增删改。而这里rawWatcher只对目录的增删感兴趣。也就是说它只对容器的创建和删除感兴趣，对容器本身状态的变化不感兴趣。

对函数rawContainerWatcher.watchDirectory的代码稍作分析不难发现，它是一个递归调用的结构。如果用户请求对任何目录进行监听，它会一并监听这个目录下的所有子目录。

 

watchForNewOoms是为了监控OOM事件，它的执行流程与container watcher类似，只不过调用的库是github.com/euank/go-kmsg-parser/，这个库的原理是读取linux系统的/dev/kmsg字符串设备。这个字符串设备的大概

意思是将系统的事件报告出来。其核心代码如下。

    outStream := make(chan *oomparser.OomInstance, 10)
    oomLog, err := oomparser.New()
    if err != nil {
        return err
    }
    go oomLog.StreamOoms(outStream)

    go func() {
        for oomInstance := range outStream {
            // Surface OOM and OOM kill events.
            newEvent := &info.Event{
                ContainerName: oomInstance.ContainerName,
                Timestamp:     oomInstance.TimeOfDeath,
                EventType:     info.EventOom,
            }
            err := self.eventHandler.AddEvent(newEvent)
            if err != nil {
                klog.Errorf("failed to add OOM event for %q: %v", oomInstance.ContainerName, err)
            }

 

三 事件处理层

事件监听层将event发送到self.eventsChannel上，这些event包含了,ContainerAdd, ContainerDelete,EventOomKill三种。这三种事件分两类进行处理，对于ContainerAdd和ContainerDelete， Manager分别

调用CreateContainer和ContainerDestroy方法，然后调用self.eventHandler.AddEvent(event)方法。而EventOomkill事件则只调用self.eventHandler.AddEvent(event)方法，没有其他特殊的处理。

那么这个eventHandler是干啥的呢。这个东西实际上就是一个缓冲区，我们看一下这个evnetHandler的数据结构。它的核心数据结构就是events.watchers，它维护了一组watch，每一个watch存储了一个channel和一个

request。这个request其所在的watch想要监听的事件特性。evnetsHandler每当接收到新的事件的时候，它会根据这个事件的类型分发给各个watch。

 

// events provides an implementation for the EventManager interface.
type events struct {
    // eventStore holds the events by event type.
    eventStore map[info.EventType]*utils.TimedStore
    // map of registered watchers keyed by watch id.
    watchers map[int]*watch
    // lock guarding the eventStore.
    eventsLock sync.RWMutex
    // lock guarding watchers.
    watcherLock sync.RWMutex
    // last allocated watch id.
    lastId int
    // Event storage policy.
    storagePolicy StoragePolicy
}

// initialized by a call to WatchEvents(), a watch struct will then be added
// to the events slice of *watch objects. When AddEvent() finds an event that
// satisfies the request parameter of a watch object in events.watchers,
// it will send that event out over the watch object‘s channel. The caller that
// called WatchEvents will receive the event over the channel provided to
// WatchEvents
type watch struct {
    // request parameters passed in by the caller of WatchEvents()
    request *Request
    // a channel used to send event back to the caller.
    eventChannel *EventChannel
}

// Request holds a set of parameters by which Event objects may be screened.
// The caller may want events that occurred within a specific timeframe
// or of a certain type, which may be specified in the *Request object
// they pass to an EventManager function
type Request struct {
    // events falling before StartTime do not satisfy the request. StartTime
    // must be left blank in calls to WatchEvents
    StartTime time.Time
    // events falling after EndTime do not satisfy the request. EndTime
    // must be left blank in calls to WatchEvents
    EndTime time.Time
    // EventType is a map that specifies the type(s) of events wanted
    EventType map[info.EventType]bool
    // allows the caller to put a limit on how many
    // events to receive. If there are more events than MaxEventsReturned
    // then the most chronologically recent events in the time period
    // specified are returned. Must be >= 1
    MaxEventsReturned int
    // the absolute container name for which the event occurred
    ContainerName string
    // if IncludeSubcontainers is false, only events occurring in the specific
    // container, and not the subcontainers, will be returned
    IncludeSubcontainers bool
}

 

 

剩下的事就很简单了，对于任何ContainerAdd事件，manager维护了一组工厂类，每一个类对应一种container类型。这些工厂类定义在./container中。manager分析ContainerAdd事件中的相关信息，将它传递

给对应的工厂类，工厂类为container生成一个对应的handler并且存储起来，handler执行具体的监控任务。具体来说就是定期读取container对应的cgroup文件。从中获取信息。handler将读取到的数据存储到自己的缓存memoryCache中。

handler的包装类型是containerData

 

四. k8s中用到的几个关键函数

GetContainerV2(),直接获取它想要的container对应的handler，然后读取其中memoryCache的状态数据

WatchEvents(),这个函数主要是OOMWatcher在调用，它暴露出一个channel给OOMWatcher用以监听系统的OOMWatcher事件