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# 使用CRD扩展Kubernetes API
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本文是如何创建 CRD 来扩展 Kubernetes API 的教程。CRD 是用来扩展 Kubernetes 最常用的方式，在 Service Mesh 和 Operator 中也被大量使用。因此读者如果想在 Kubernetes 上做扩展和开发的话，是十分有必要了解 CRD 的。
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在阅读本文前您需要先了解[使用自定义资源扩展 API](custom-resource.md)， 以下内容译自 [Kubernetes 官方文档](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definitions/)，有删改，推荐阅读[如何从零开始编写一个 Kubernetes CRD](https://www.servicemesher.com/blog/kubernetes-crd-quick-start/)。
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## 创建 CRD（CustomResourceDefinition）
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创建新的 CustomResourceDefinition（CRD）时，Kubernetes API Server 会为您指定的每个版本创建新的 RESTful 资源路径。CRD 可以是命名空间的，也可以是集群范围的，可以在 CRD `scope` 字段中所指定。与现有的内置对象一样，删除命名空间会删除该命名空间中的所有自定义对象。CustomResourceDefinition 本身是非命名空间的，可供所有命名空间使用。
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参考下面的 CRD，将其配置保存在 `resourcedefinition.yaml` 文件中：
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```yaml
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apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
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kind: CustomResourceDefinition
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metadata:
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# 名称必须符合下面的格式：<plural>.<group>
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name: crontabs.stable.example.com
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spec:
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# REST API使用的组名称：/apis/<group>/<version>
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group: stable.example.com
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# REST API使用的版本号：/apis/<group>/<version>
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versions:
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- name: v1
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# 可以通过 served 来开关每个 version
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served: true
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# 有且仅有一个 version 开启存储
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storage: true
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schema:
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openAPIV3Schema:
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type: object
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properties:
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spec:
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type: object
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properties:
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cronSpec:
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type: string
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image:
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type: string
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replicas:
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type: integer
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# Namespaced或Cluster
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scope: Namespaced
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names:
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# URL中使用的复数名称: /apis/<group>/<version>/<plural>
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plural: crontabs
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# CLI中使用的单数名称
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singular: crontab
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# CamelCased格式的单数类型。在清单文件中使用
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kind: CronTab
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# CLI中使用的资源简称
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shortNames:
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- ct
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```
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> 此处使用的 apiVersion 版本是 `apiextensions.k8s.io/v1`，跟上一版 `apiextensions.k8s.io/v1beta1` 的最主要区别是改用了 [OpenAPI v3.0 validation schema](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/extend-api-custom-resource-definitions/#validation)。
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创建该 CRD：
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```bash
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kubectl create -f resourcedefinition.yaml
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```
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访问 RESTful API 端点如 <http://172.20.0.113:8080> 将看到如下 API 端点已创建：
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```bash
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/apis/stable.example.com/v1/namespaces/*/crontabs/...
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```
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然后，此端点 URL 可用于创建和管理自定义对象。上面的 CRD 中定义的类型就是 `CronTab`。
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可能需要几秒钟才能创建端点。您可以监控 CustomResourceDefinition 中 `Established` 的状态何时为 true，或者查看 API 资源的发现信息中是否显示了您的资源。
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## 创建自定义对象
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创建 CustomResourceDefinition 对象后，您可以创建自定义对象。自定义对象可包含自定义字段。这些字段可以包含任意 JSON。在以下示例中， `cronSpec` 和 `image` 自定义字段在自定义对象中设置 `CronTab`。`CronTab` 类型来自您在上面创建的 CustomResourceDefinition 对象的规范。
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如果您将以下 YAML 保存到 `my-crontab.yaml`：
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```yaml
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apiVersion: "stable.example.com/v1"
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kind: CronTab
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metadata:
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name: my-new-cron-object
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spec:
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cronSpec: "* * * * */5"
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image: my-awesome-cron-image
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```
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并创建它：
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```bash
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kubectl create -f my-crontab.yaml
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```
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然后，您可以使用 kubectl 管理 CronTab 对象。例如：
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```bash
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kubectl get crontab
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```
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应该打印这样的列表：
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```bash
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NAME AGE
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my-new-cron-object 6s
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```
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使用 kubectl 时，资源名称不区分大小写，您可以使用 CRD 中定义的单数或复数形式，以及任何短名称。
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您还可以查看原始 YAML 数据：
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```bash
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kubectl get ct -o yaml
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```
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您应该看到它的 yaml 中的自定义 `cronSpec` 和 `image` 字段：
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```yaml
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apiVersion: v1
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items:
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- apiVersion: stable.example.com/v1
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||
kind: CronTab
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metadata:
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clusterName: ""
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creationTimestamp: 2017-05-31T12:56:35Z
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deletionGracePeriodSeconds: null
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deletionTimestamp: null
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name: my-new-cron-object
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||
namespace: default
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resourceVersion: "285"
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selfLink: /apis/stable.example.com/v1/namespaces/default/crontabs/my-new-cron-object
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||
uid: 9423255b-4600-11e7-af6a-28d2447dc82b
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||
spec:
|
||
cronSpec: '* * * * */5'
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||
image: my-awesome-cron-image
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||
kind: List
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||
metadata:
|
||
resourceVersion: ""
|
||
selfLink: ""
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||
```
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## 删除 CustomResourceDefinition
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删除 CustomResourceDefinition 时，服务器将删除 RESTful API 端点并**删除存储在其中的所有自定义对象**。
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```bash
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kubectl delete -f resourcedefinition.yaml
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||
kubectl get crontabs
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||
Error from server (NotFound): Unable to list "crontabs": the server could not find the requested resource (get crontabs.stable.example.com)
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```
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如果稍后重新创建相同的 CustomResourceDefinition，它将从空开始。
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## 提供 CRD 的多个版本
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有关提供 CustomResourceDefinition 的多个版本以及将对象从一个版本迁移到另一个[版本](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definition-versioning/)的详细信息，请参阅[自定义资源定义版本控制](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definition-versioning/)。
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## 高级主题
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### Finalizer（终结器）
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*Finalizer（终结器）*允许控制器实现异步预删除 hook。自定义对象支持终结器，就像内置对象一样。
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您可以将终结器添加到自定义对象，如下所示：
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```yaml
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apiVersion: "stable.example.com/v1"
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kind: CronTab
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metadata:
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||
finalizers:
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||
- finalizer.stable.example.com
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```
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||
终结器是任意字符串值，当存在时确保在资源存在时不可能进行硬删除。
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对具有终结器的对象的第一个删除请求设置该`metadata.deletionTimestamp`字段的值， 但不删除它。设置此值后，`finalizer` 只能删除列表中的条目。
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如果设置了 `metadata.deletionTimestamp` 字段，控制器监控对象将执行它们所有的终结器，对该对象轮询更新请求。执行完所有终结器后，将删除该资源。
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值`metadata.deletionGracePeriodSeconds`控制轮询更新之间的间隔。
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每个控制器都有责任从列表中删除其终结器。
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如果终结器列表为空，Kubernetes 最终只会删除该对象，这意味着所有终结器都已执行。
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### Validation（验证）
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**功能状态：** `Kubernetes v1.12` [beta](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definitions/#)
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可以通过 [OpenAPI v3 schema](https://github.com/OAI/OpenAPI-Specification/blob/master/versions/3.0.0.md#schemaObject)验证自定义对象是否符合标准 。此外，以下限制适用于 schema：
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- 字段`default`、`nullable`、`discriminator`、`readOnly`、`writeOnly`、`xml`、 `deprecated` 和 `$ref` 不能设置。
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- 该字段 `uniqueItems` 不能设置为 true。
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||
- 该字段 `additionalProperties` 不能设置为 false。
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||
您可以使用 [kube-apiserver](https://kubernetes.io/docs/admin/kube-apiserver)`CustomResourceValidation` 上的功能门（feature gate）禁用此功能：
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```
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--feature-gates=CustomResourceValidation=false
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```
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||
该 schema 在 CustomResourceDefinition 中定义。在以下示例中，CustomResourceDefinition 对自定义对象应用以下验证：
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- `spec.cronSpec` 必须是字符串，并且必须是正则表达式描述的形式。
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- `spec.replicas` 必须是整数，且最小值必须为 1，最大值为 10。
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||
将 CustomResourceDefinition 保存到 `resourcedefinition.yaml`：
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```yaml
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apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
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||
kind: CustomResourceDefinition
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metadata:
|
||
name: crontabs.stable.example.com
|
||
spec:
|
||
group: stable.example.com
|
||
versions:
|
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- name: v1
|
||
served: true
|
||
storage: true
|
||
version: v1
|
||
scope: Namespaced
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||
names:
|
||
plural: crontabs
|
||
singular: crontab
|
||
kind: CronTab
|
||
shortNames:
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- ct
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||
validation:
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||
# openAPIV3Schema 适用于验证自定义对象的 schema。
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||
openAPIV3Schema:
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properties:
|
||
spec:
|
||
properties:
|
||
cronSpec:
|
||
type: string
|
||
pattern: '^(\d+|\*)(/\d+)?(\s+(\d+|\*)(/\d+)?){4}$'
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||
replicas:
|
||
type: integer
|
||
minimum: 1
|
||
maximum: 10
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||
```
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||
并创建它：
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```bash
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kubectl create -f resourcedefinition.yaml
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||
```
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||
`CronTab` 如果其字段中存在无效值，则将拒绝创建类型的自定义对象的请求。在以下示例中，自定义对象包含具有无效值的字段：
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- `spec.cronSpec` 与正则表达式不匹配。
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||
- `spec.replicas` 大于10。
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||
如果您将以下YAML保存到`my-crontab.yaml`：
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```yaml
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||
apiVersion: "stable.example.com/v1"
|
||
kind: CronTab
|
||
metadata:
|
||
name: my-new-cron-object
|
||
spec:
|
||
cronSpec: "* * * *"
|
||
image: my-awesome-cron-image
|
||
replicas: 15
|
||
```
|
||
|
||
并创建它：
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||
```bash
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||
kubectl create -f my-crontab.yaml
|
||
```
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||
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||
你会收到一个错误：
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||
```bash
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||
The CronTab "my-new-cron-object" is invalid: []: Invalid value: map[string]interface {}{"apiVersion":"stable.example.com/v1", "kind":"CronTab", "metadata":map[string]interface {}{"name":"my-new-cron-object", "namespace":"default", "deletionTimestamp":interface {}(nil), "deletionGracePeriodSeconds":(*int64)(nil), "creationTimestamp":"2017-09-05T05:20:07Z", "uid":"e14d79e7-91f9-11e7-a598-f0761cb232d1", "selfLink":"", "clusterName":""}, "spec":map[string]interface {}{"cronSpec":"* * * *", "image":"my-awesome-cron-image", "replicas":15}}:
|
||
validation failure list:
|
||
spec.cronSpec in body should match '^(\d+|\*)(/\d+)?(\s+(\d+|\*)(/\d+)?){4}$'
|
||
spec.replicas in body should be less than or equal to 10
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||
```
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||
如果字段包含有效值，则接受对象创建请求。
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||
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||
将以下 YAML 保存到 `my-crontab.yaml`：
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```yaml
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apiVersion: "stable.example.com/v1"
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||
kind: CronTab
|
||
metadata:
|
||
name: my-new-cron-object
|
||
spec:
|
||
cronSpec: "* * * * */5"
|
||
image: my-awesome-cron-image
|
||
replicas: 5
|
||
```
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|
||
并创建它：
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||
```bash
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||
kubectl create -f my-crontab.yaml
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||
crontab "my-new-cron-object" created
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||
```
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### 其他打印列
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从 Kubernetes 1.11 开始，kubectl 使用服务器端打印。服务器决定 `kubectl get` 命令显示哪些列。您可以使用 CustomResourceDefinition 自定义这些列。下面的示例将输出 `Spec`、`Replicas` 和 `Age` 列。
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1. 将 CustomResourceDefinition 保存到 `resourcedefinition.yaml`。
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```yaml
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apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
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||
kind: CustomResourceDefinition
|
||
metadata:
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||
name: crontabs.stable.example.com
|
||
spec:
|
||
group: stable.example.com
|
||
version: v1
|
||
scope: Namespaced
|
||
names:
|
||
plural: crontabs
|
||
singular: crontab
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||
kind: CronTab
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shortNames:
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- ct
|
||
additionalPrinterColumns:
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||
- name: Spec
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type: string
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description: The cron spec defining the interval a CronJob is run
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JSONPath: .spec.cronSpec
|
||
- name: Replicas
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type: integer
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||
description: The number of jobs launched by the CronJob
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||
JSONPath: .spec.replicas
|
||
- name: Age
|
||
type: date
|
||
JSONPath: .metadata.creationTimestamp
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||
```
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||
2. 创建 CustomResourceDefinition：
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```bash
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||
kubectl create -f resourcedefinition.yaml
|
||
```
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3. 使用上一节中的创建的 `my-crontab.yaml` 实例。
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4. 调用服务器端打印：
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```bash
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kubectl get crontab my-new-cron-object
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||
```
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请注意 `NAME`、`SPEC`、`REPLICAS` 和 `AGE` 在输出列：
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```bash
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NAME SPEC REPLICAS AGE
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||
my-new-cron-object * * * * * 1 7s
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```
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`NAME` 列是隐含的，不需要在 CustomResourceDefinition 中定义。
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#### Priority（优先级）
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每列中都包含一个 `priority` 字段。目前，优先级区分标准视图或 wide 视图中显示的列（使用 `-o wide` 标志）。
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- 具有优先级的列 `0` 显示在标准视图中。
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- 优先级大于 `0` 的列仅在 wide 视图中显示。
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||
#### Type（类型）
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||
|
||
列中的 `type` 字段可以是以下任何一种（参考 [OpenAPI v3 数据类型](https://github.com/OAI/OpenAPI-Specification/blob/master/versions/3.0.0.md#dataTypes)）：
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- `integer` - 非浮点数
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- `number` - 浮点数
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- `string` - 字符串
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- `boolean` - ture 或 false
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- `date` - 自此时间戳以来的时间差异呈现
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||
如果 CustomResource 中的值与为列指定的类型不匹配，则省略该值。使用 CustomResource 验证以确保值类型正确。
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#### Format（格式）
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||
列中的 `format` 字段可以是以下任何一个：
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- `int32`
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- `int64`
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- `float`
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||
- `double`
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||
- `byte`
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- `date`
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||
- `date-time`
|
||
- `password`
|
||
|
||
该列 `format` 控制 `kubectl` 打印值时使用的样式。
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||
### 子资源
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||
**功能状态：** `Kubernetes v1.12` [beta](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definitions/#)
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||
自定义资源支持 `/status` 和 `/scale` 子资源。
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||
您可以使用 [kube-apiserver](https://kubernetes.io/docs/admin/kube-apiserver) `CustomResourceSubresources` 上的功能门（feature gate）禁用此功能：
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||
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```bash
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||
--feature-gates=CustomResourceSubresources=false
|
||
```
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||
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||
可以通过在 CustomResourceDefinition 中定义它们来选择性地启用 status 和 scale 子资源。
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||
|
||
#### 状态子资源
|
||
|
||
启用状态子资源后，将公开自定义资源的子资源 `/status`。
|
||
|
||
- 状态和规范节分别由自定义资源内的 JSONPath `.status` 和 `.spec`JSONPath 表示。
|
||
- `PUT``/status` 对子资源的请求采用自定义资源对象，并忽略除状态节之外的任何更改。
|
||
- `PUT``/status` 对子资源的请求仅验证自定义资源的状态节。
|
||
- `PUT`/ `POST`/ `PATCH` 请求自定义资源忽略更改状态节。
|
||
- 对 spec 节的任何更改都会增加 `.metadata.generation` 的值。
|
||
- 在 CRD OpenAPI 验证模式的根目录中只允许以下构造：
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||
- - Description
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- Example
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- ExclusiveMaximum
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||
- ExclusiveMinimum
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||
- ExternalDocs
|
||
- Format
|
||
- Items
|
||
- Maximum
|
||
- MaxItems
|
||
- MaxLength
|
||
- Minimum
|
||
- MinItems
|
||
- MinLength
|
||
- MultipleOf
|
||
- Pattern
|
||
- Properties
|
||
- Required
|
||
- Title
|
||
- Type
|
||
- UniqueItems
|
||
|
||
#### 扩展子资源
|
||
|
||
启用 scale 子资源后，将公开自定义资源的子资源 `/scale`。该 `autoscaling/v1.Scale` 对象作为有效负载发送 `/scale`。
|
||
|
||
要启用 scale 子资源，CustomResourceDefinition 中需要定义以下值。
|
||
|
||
- `SpecReplicasPath` 在与之对应的自定义资源中定义 JSONPath `Scale.Spec.Replicas`。
|
||
- 这是一个必需的值。
|
||
- `.spec` 只允许使用带点符号的 JSONPaths 。
|
||
- 如果 `SpecReplicasPath` 自定义资源中没有值，则 `/scale` 子资源将在GET上返回错误。
|
||
- `StatusReplicasPath` 在与之对应的自定义资源中定义 JSONPath `Scale.Status.Replicas`。
|
||
- 这是一个必需的值。
|
||
- `.stutus` 只允许使用带点符号的 JSONPaths 。
|
||
- 如果 `StatusReplicasPath` 自定义资源中没有值，则子资源 `/scale` 中的状态副本值将默认为 0。
|
||
- `LabelSelectorPath `在与之对应的自定义资源中定义 JSONPath `Scale.Status.Selector`。
|
||
- 这是一个可选值。
|
||
- 必须将其设置为与 HPA 一起使用。
|
||
- `.status` 只允许使用带点符号的 JSONPaths 。
|
||
- 如果 `LabelSelectorPath` 自定义资源中没有值，则子资源 `/scale` 中的状态选择器值将默认为空字符串。
|
||
|
||
在以下示例中，启用了status 和 scale 子资源。
|
||
|
||
将 CustomResourceDefinition 保存到`resourcedefinition.yaml`：
|
||
|
||
```yaml
|
||
apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
|
||
kind: CustomResourceDefinition
|
||
metadata:
|
||
name: crontabs.stable.example.com
|
||
spec:
|
||
group: stable.example.com
|
||
versions:
|
||
- name: v1
|
||
served: true
|
||
storage: true
|
||
scope: Namespaced
|
||
names:
|
||
plural: crontabs
|
||
singular: crontab
|
||
kind: CronTab
|
||
shortNames:
|
||
- ct
|
||
# subresources describes the subresources for custom resources.
|
||
subresources:
|
||
# status enables the status subresource.
|
||
status: {}
|
||
# scale enables the scale subresource.
|
||
scale:
|
||
# specReplicasPath defines the JSONPath inside of a custom resource that corresponds to Scale.Spec.Replicas.
|
||
specReplicasPath: .spec.replicas
|
||
# statusReplicasPath defines the JSONPath inside of a custom resource that corresponds to Scale.Status.Replicas.
|
||
statusReplicasPath: .status.replicas
|
||
# labelSelectorPath defines the JSONPath inside of a custom resource that corresponds to Scale.Status.Selector.
|
||
labelSelectorPath: .status.labelSelector
|
||
```
|
||
|
||
并创建它：
|
||
|
||
```bash
|
||
kubectl create -f resourcedefinition.yaml
|
||
```
|
||
|
||
创建 CustomResourceDefinition 对象后，您可以创建自定义对象。
|
||
|
||
如果您将以下 YAML 保存到 `my-crontab.yaml`：
|
||
|
||
```yaml
|
||
apiVersion: "stable.example.com/v1"
|
||
kind: CronTab
|
||
metadata:
|
||
name: my-new-cron-object
|
||
spec:
|
||
cronSpec: "* * * * */5"
|
||
image: my-awesome-cron-image
|
||
replicas: 3
|
||
```
|
||
|
||
并创建它：
|
||
|
||
```bash
|
||
kubectl create -f my-crontab.yaml
|
||
```
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然后在以下位置创建新的命名空间 RESTful API 端点：
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```bash
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/apis/stable.example.com/v1/namespaces/*/crontabs/status
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```
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和
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```bash
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/apis/stable.example.com/v1/namespaces/*/crontabs/scale
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```
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可以使用该 `kubectl scale` 命令缩放自定义资源。例如，以上创建的自定义资源的的 `.spec.replicas` 设置为 5：
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```bash
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kubectl scale --replicas=5 crontabs/my-new-cron-object
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crontabs "my-new-cron-object" scaled
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kubectl get crontabs my-new-cron-object -o jsonpath='{.spec.replicas}'
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5
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```
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### Category（分类）
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类别是自定义资源所属的分组资源的列表（例如 `all`）。您可以使用 `kubectl get <category-name>` 列出属于该类别的资源。此功能是 **beta**，可用于 v1.10 中的自定义资源。
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以下示例添加 `all` CustomResourceDefinition 中的类别列表，并说明如何使用 `kubectl get all` 输出自定义资源 。
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将以下 CustomResourceDefinition 保存到 `resourcedefinition.yaml`：
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```yaml
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apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1beta1
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kind: CustomResourceDefinition
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metadata:
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name: crontabs.stable.example.com
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spec:
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group: stable.example.com
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versions:
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- name: v1
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served: true
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storage: true
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scope: Namespaced
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names:
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plural: crontabs
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singular: crontab
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kind: CronTab
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shortNames:
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- ct
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# categories is a list of grouped resources the custom resource belongs to.
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categories:
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- all
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```
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并创建它：
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```bash
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kubectl create -f resourcedefinition.yaml
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```
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创建 CustomResourceDefinition 对象后，您可以创建自定义对象。
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将以下 YAML 保存到 `my-crontab.yaml`：
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```yaml
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apiVersion: "stable.example.com/v1"
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kind: CronTab
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metadata:
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name: my-new-cron-object
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spec:
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cronSpec: "* * * * */5"
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image: my-awesome-cron-image
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```
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并创建它：
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```bash
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kubectl create -f my-crontab.yaml
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```
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您可以使用`kubectl get`以下方式指定类别：
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```bash
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kubectl get all
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```
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它将包括种类的自定义资源`CronTab`：
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```bash
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NAME AGE
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crontabs/my-new-cron-object 3s
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```
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## 参考
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- [Extend the Kubernetes API with CustomResourceDefinitions - kubernetes.io](https://kubernetes.io/docs/tasks/access-kubernetes-api/custom-resources/custom-resource-definitions/)
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- [如何从零开始编写一个Kubernetes CRD - servicemesher.com](https://www.servicemesher.com/blog/kubernetes-crd-quick-start/)
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