Seminar Karmada Developer Workshop für APIs, Controller und Scheduler-Erweiterungen

Der Workshop erschließt Karmada als erweiterbare Kubernetes-Plattform. API-Typen, Clientzugriffe, Controller-Muster, Scheduler-Erweiterungspunkte, Tests und sichere Auslieferung werden an einer eigenen Beispielerweiterung praktisch umgesetzt.

Inhaltsübersicht

• Zielsetzung
• Teilnehmerkreis
• Voraussetzungen
• Lernumgebung
• Entwicklungsumgebung und Quellstruktur
• API-Typen und Clientzugriffe
• Controller-Entwurf
• Scheduler-Architektur und Erweiterungspunkte
• Webhooks und Validierung
• Teststrategie
• Paketierung und sichere Auslieferung
• Beobachtbarkeit und Performance

Zielsetzung

Die Seminarinhalte verbinden technische Einordnung, nachvollziehbare Konfiguration und kontrollierte Betriebsprüfung.

• Karmada-APIs und generierte Clients in Go verwenden
• einen Controller mit idempotenter Reconcile-Logik entwickeln
• Scheduler-Erweiterungspunkte und Bewertungslogik einordnen
• Unit-, Envtest- und Integrationstests für Erweiterungen erstellen
• eine Erweiterung sicher paketieren, ausrollen und beobachten

Teilnehmerkreis

Go-Entwickler, Kubernetes-Plattformentwickler, Operator-Entwickler und technische Architekten mit Entwicklungsauftrag.

Voraussetzungen

Sichere Go-Kenntnisse, Kubernetes API Machinery, Custom Resources, Controller-Runtime, Git und Container-Builds. Karmada-Architektur und Scheduling-Grundlagen müssen bekannt sein.

Lernumgebung

Die Übungen werden in einer isolierten Multi-Cluster-Laborumgebung mit einer Karmada Control Plane und mehreren Kubernetes-Mitgliedsclustern durchgeführt. Alle Arbeitsschritte werden über deklarative Manifeste, kubectl, karmadactl und die jeweils erforderlichen Diagnosewerkzeuge nachvollzogen. Änderungen werden vor der Anwendung geprüft und nach der Anwendung anhand von Status, Events und Zielressourcen validiert.

1. Entwicklungsumgebung und Quellstruktur

Repository-Aufbau, Build-Werkzeuge und lokale Testumgebung werden reproduzierbar eingerichtet.

Inhalte

• Go-Module und Codegenerierung
• Karmada API Packages
• lokale Clusterumgebung
• Make-Ziele und Container-Build
• Debugging und Logging

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Entwicklungsumgebung und Quellstruktur“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Eine lokale Entwicklungsumgebung aufbauen und einen reproduzierbaren Build ausführen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

2. API-Typen und Clientzugriffe

Karmada-Ressourcen werden typisiert gelesen, beobachtet und verändert.

Inhalte

• Clientsets und REST-Konfiguration
• Informers und Lister
• Dynamic Client
• Status und Conditions
• Patch gegenüber Update
• Fehler- und Retry-Verhalten

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „API-Typen und Clientzugriffe“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Ein Go-Programm erstellen, das PropagationPolicies überwacht und Statusinformationen ausgibt.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

3. Controller-Entwurf

Ein eigener Controller wird nach Kubernetes-Prinzipien strukturiert.

Inhalte

• Reconcile-Schleife
• Owner References
• Finalizer
• Workqueues und Rate Limiting
• Idempotenz
• Leader Election

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Controller-Entwurf“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen Controller entwickeln, der aus einer Beispielressource eine kontrollierte Karmada-Konfiguration ableitet.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

4. Scheduler-Architektur und Erweiterungspunkte

Planungsphasen, Filterung und Bewertung werden bis zur Bindungsentscheidung verfolgt.

Inhalte

• Scheduler-Workflow
• Filter- und Score-Logik
• Clusterzustand und Schätzwerte
• Framework-Schnittstellen
• Konfiguration und Registrierung
• Determinismus

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Scheduler-Architektur und Erweiterungspunkte“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen einfachen Bewertungsansatz entwerfen und seine Platzierungswirkung mit Testclustern prüfen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

5. Webhooks und Validierung

Eingaben werden frühzeitig normalisiert und auf fachliche Konsistenz geprüft.

Inhalte

• Validating und Mutating Webhook
• AdmissionReview
• Zertifikate und Servicezugriff
• Timeout und FailurePolicy
• Versionskompatibilität

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Webhooks und Validierung“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Einen Validierungswebhook für die Beispielerweiterung implementieren und Fehlerfälle testen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

6. Teststrategie

Tests werden nach Geschwindigkeit, Realitätsnähe und Fehlerisolation gestaffelt.

Inhalte

• Unit Tests
• Fake Clients
• Envtest
• Integrationstest mit Mitgliedsclustern
• Golden Files
• Race Detection und Fehler-Injection

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Teststrategie“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Unit- und Integrationstests für Reconcile- und Bewertungslogik erstellen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

7. Paketierung und sichere Auslieferung

Die Erweiterung wird als Container, Manifest oder Helm-Paket für kontrollierte Umgebungen bereitgestellt.

Inhalte

• Multi-Stage Build
• Image-Signierung und Provenienz
• RBAC mit Minimalrechten
• Deployment und PodSecurity
• Konfigurationsversionierung
• Rollback

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Paketierung und sichere Auslieferung“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Ein Deployment-Paket erzeugen, mit Minimalrechten ausrollen und einen Rollback durchführen.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.

8. Beobachtbarkeit und Performance

Eigene Komponenten benötigen Metriken, strukturierte Logs und begrenzte Ressourcennutzung.

Inhalte

• Prometheus-Metriken
• Tracing-Punkte
• strukturierte Logs
• Queue-Latenz
• Profiling
• Last- und Fehlertest

Praxisablauf

1. Ausgangszustand, Zugriffsrechte und technische Voraussetzungen für „Beobachtbarkeit und Performance“ prüfen.
2. Vorhandene Objekte und Konfigurationen sichern und die vorgesehenen Änderungen als nachvollziehbare Manifeste vorbereiten.
3. Metriken und Logs ergänzen und das Verhalten unter erhöhter Ereignislast bewerten.
4. Status, Events und erzeugte Objekte in der Karmada Control Plane sowie in den betroffenen Mitgliedsclustern vergleichen.
5. Eine kontrollierte Abweichung oder einen Fehlerfall auslösen, Korrektur beziehungsweise Rollback durchführen und das Ergebnis dokumentieren.