一、什么是 Informer？
Informer 是 Kubernetes 客户端库（client-go）中的一种工具，用于简化与 Kubernetes API Server 的交互。它的核心作用是监听和缓存 Kubernetes 资源（如 Pod、Deployment、Service 等）的状态，帮助开发者高效地获取和处理这些资源的变化。
在 Kubernetes 中，所有资源的状态都存储在 API Server（背后是 etcd），客户端（比如控制器、调度器）需要频繁查询或监听这些资源。如果直接通过 REST API 调用，会导致性能问题（频繁请求、高延迟）。Informer 就像一个“智能助手”，通过缓存和事件机制，大幅提高效率。
二、Informer 的核心组件和工作机制
1.Informer 的架构
Informer 不是单独运行的组件，而是 client-go 提供的一套机制，主要由以下部分组成：
- Reflector：负责从 API Server 监听资源变化，并更新本地缓存。
- Delta FIFO：一个队列，存储资源的变化事件（新增、更新、删除）。
- Indexer：本地缓存，基于键值对存储资源的最新状态。
- Controller：协调 Reflector 和 Informer 的工作，处理事件并触发回调。
- Callbacks（回调函数）：用户定义的函数，当资源变化时被调用（比如 OnAdd、OnUpdate、OnDelete）。
这些组件一起形成了一个高效的事件驱动系统。
2.工作流程
以监听 Pod 资源为例，来说明 Informer 的机制：
- 初始化：
用户通过 client-go 创建一个 Informer（比如 NewSharedInformerFactory），指定要监听的资源类型（Pod）和命名空间。
Informer 启动时，通过 List 请求从 API Server 获取所有 Pod 的初始状态，存入 Indexer（本地缓存）。 - 监听变化：
Reflector 通过 HTTP 长连接（Watch 机制）监听 API Server，获取 Pod 的实时变化。
Watch 返回的是增量事件（Added、Modified、Deleted），每次变化会被放入 Delta FIFO 队列。 - 处理事件：
Controller 从 Delta FIFO 取出事件，更新 Indexer 中的缓存。
根据事件类型，触发用户注册的回调函数：
OnAdd：新 Pod 创建。
OnUpdate：Pod 状态更新。
OnDelete：Pod 被删除。
- 本地查询：
用户代码无需直接访问 API Server，可以通过 Informer 的 Lister 或 Indexer 从本地缓存查询资源状态。 - 同步与重试：
如果 Watch 连接断开，Reflector 会重新建立连接，并通过 ResourceVersion 确保不漏掉任何变化。
Delta FIFO 支持重试机制，确保事件处理可靠。
三、Informer 的设计原理和实现细节
1.缓存与事件驱动
Informer 的核心优势在于“缓存 + 事件”：
- 缓存：初始通过 List 获取全量数据，之后用 Watch 增量更新，减少对 API Server 的压力。
- 事件驱动：不轮询，而是被动接收变化通知，实时性强且高效。
2.ResourceVersion
Kubernetes 用 ResourceVersion（资源的版本号）来追踪变化：
- Informer 启动时记录当前的 ResourceVersion。
- Watch 从这个版本号开始监听，确保不遗漏事件。
- 如果缓存和 API Server 不同步（比如长时间断连），Informer 会重新全量同步。
3.SharedInformer
在实际使用中，通常用 SharedInformer，允许多个客户端共享同一个 Informer：
- 减少重复的 Watch 连接，节省资源。
- 多个控制器可以注册不同的回调，监听同一资源的不同逻辑。
4.Indexer 的作用
Indexer 是一个键值存储，默认用资源的 namespace/name 作为 key，支持自定义索引函数：
- 比如按标签（label）索引 Pod，方便快速查询特定条件的资源。
四、实际例子
假设你写一个控制器，监听所有 Pod 的变化，用 Go 语言和 client-go 实现：
package main
import (
"fmt"
"time"
"k8s.io/client-go/informers"
"k8s.io/client-go/kubernetes"
"k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
)
func main() {
// 加载 kubeconfig 文件（通常是 ~/.kube/config）
config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", "/path/to/kubeconfig")
if err != nil {
panic(err)
}
// 创建 Kubernetes 客户端
clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
if err != nil {
panic(err)
}
// 创建 SharedInformerFactory，监听所有命名空间的 Pod
factory := informers.NewSharedInformerFactory(clientset, time.Minute*30) // 每30分钟全量同步一次
podInformer := factory.Core().V1().Pods().Informer()
// 注册回调函数
podInformer.AddEventHandler(&cache.ResourceEventHandlerFuncs{
AddFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*v1.Pod)
fmt.Printf("Pod Added: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
UpdateFunc: func(oldObj, newObj interface{}) {
pod := newObj.(*v1.Pod)
fmt.Printf("Pod Updated: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
DeleteFunc: func(obj interface{}) {
pod := obj.(*v1.Pod)
fmt.Printf("Pod Deleted: %s/%s\n", pod.Namespace, pod.Name)
},
})
// 启动 Informer
stopCh := make(chan struct{})
factory.Start(stopCh)
factory.WaitForCacheSync(stopCh) // 等待缓存同步完成
// 保持程序运行
<-stopCh
}运行这个代码后：
- Informer 会先从 API Server 获取所有 Pod 的初始状态，存入缓存。
- 然后通过 Watch 监听 Pod 的变化，触发对应的回调函数。
- 你会在终端看到类似输出：
Pod Added: default/my-pod
Pod Updated: default/my-pod
Pod Deleted: default/my-pod五、Informer 的优势
- 高效性：通过缓存和 Watch，避免频繁请求 API Server。
- 实时性：事件驱动，资源变化立刻通知。
- 共享性：SharedInformer 允许多个控制器复用，减少资源浪费。
- 可靠性：通过 ResourceVersion 和重试机制，保证数据一致性。
六、背后的挑战与优化
- 缓存一致性：
如果 Watch 断连时间过长，缓存可能落后，Informer 会重新全量同步。
为避免同步风暴，可以调整 resyncPeriod（全量同步周期）。 - 性能开销：
大规模集群中，监听所有资源可能导致内存占用高。可以限制命名空间或用 Label Selector 过滤。 - 错误处理：
Delta FIFO 队列满时会丢弃老事件，需确保回调逻辑足够快。
七、总结
Informer 是 Kubernetes 控制器开发中的“得力助手”，通过缓存和事件机制，把复杂的 API Server 交互简化成了本地查询和回调。它就像一个“资源监听器”，默默帮你跟踪集群状态，让自定义控制器开发变得高效而优雅。