Etiquetas y Selectores

Las etiquetas son pares de clave/valor que se asocian a los objetos, como los pods. El propósito de las etiquetas es permitir identificar atributos de los objetos que son relevantes y significativos para los usuarios, pero que no tienen significado para el sistema principal. Se puede usar las etiquetas para organizar y seleccionar subconjuntos de objetos. Las etiquetas se pueden asociar a los objetos a la hora de crearlos y posteriormente modificarlas o añadir nuevas. Cada objeto puede tener un conjunto de etiquetas clave/valor definidas, donde cada clave debe ser única para un mismo objeto.

"metadata": {
  "labels": {
    "key1" : "value1",
    "key2" : "value2"
  }
}

Las etiquetas permiten consultar y monitorizar los objetos de forma más eficiente y son ideales para su uso en UIs y CLIs. El resto de información no identificada debe ser registrada usando anotaciones.

Motivación

Las etiquetas permiten que los usuarios mapeen sus estructuras organizacionales en los propios objetos sin acoplamiento, sin forzar a los clientes a almacenar estos mapeos.

Los despliegues de servicios y los procesos en lotes suelen requerir a menudo la gestión de entidades multi-dimensionales (ej., múltiples particiones o despliegues, múltiples entregas, múltiples capas, múltiples microservicios por capa). Tal gestión a menudo requiere de operaciones horizontales que rompen la encapsulación de representaciones estrictamente jerárquicas, especialmente jerarquías rígidas determinadas por la infraestructura en vez de por los usuarios.

Ejemplos de etiquetas:

• "release" : "stable", "release" : "canary"
• "environment" : "dev", "environment" : "qa", "environment" : "production"
• "tier" : "frontend", "tier" : "backend", "tier" : "cache"
• "partition" : "customerA", "partition" : "customerB"
• "track" : "daily", "track" : "weekly"

Estos son sólo algunos ejemplos de etiquetas de uso común; eres libre de establecer tus propias normas. Ten en cuenta que la clave de cada etiqueta debe ser única dentro de cada objeto.

Sintaxis y conjunto de caracteres

Las etiquetas son pares de clave/valor. Las claves válidas de etiqueta tienen dos partes: un prefijo opcional y un nombre, separados por una barra (/). La parte del nombre es obligatoria y debe ser menor o igual a 63 caracteres, empezando y terminando con un carácter alfanumérico ([a-z0-9A-Z]), con guiones (-), guiones bajos (_), puntos (.), y cualquier carácter alfanumérico en medio. El prefijo es opcional. Si se indica, este debe ser un subdominio DNS: una serie de etiquetas DNS separadas por puntos (.), no mayores de 253 caracteres en total, seguidas de una barra (/).

Si se omite el prefijo, la clave de la etiqueta se entiende que es privada para el usuario. Los componentes automatizados del sistema (ej. kube-scheduler, kube-controller-manager, kube-apiserver, kubectl, u otros de terceras partes) que añaden etiquetas a los objetos de usuario deben especificar obligatoriamente un prefijo.

Los prefijos kubernetes.io/ y k8s.io/ están reservados para el sistema de Kubernetes.

Los valores de etiqueta válidos deben tener como máximo 63 caracteres y empezar y terminar con un carácter alfanumérico ([a-z0-9A-Z]), con guiones (-), guiones bajos (_), puntos (.), y cualquier carácter alfanumérico en medio.

Selectores de etiquetas

Al contrario que los nombres y UIDs, las etiquetas no garantizan la unicidad. En general, se espera que muchos objetos compartan la(s) misma(s) etiqueta(s).

A través del selector de etiqueta, el cliente/usuario puede identificar un conjunto de objetos. El selector de etiqueta es la primitiva principal de agrupación en Kubernetes.

La API actualmente soporta dos tipos de selectores: basados en igualdad y basados en conjunto. Un selector de etiqueta puede componerse de múltiples requisitos separados por coma. En el caso de múltiples requisitos, todos ellos deben ser satisfechos de forma que las comas actúan como operadores AND (&&) lógicos.

La semántica de selectores vacíos o no espefificados es dependiente del contexto, y los tipos de la API que utilizan los selectores deberían documentar su propia validación y significado.

Requisito basado en Igualdad

Los requisitos basados en Igualdad o Desigualdad permiten filtrar por claves y valores de etiqueta. Los objetos coincidentes deben satisfacer todas y cada una de las etiquetas indicadas, aunque puedan tener otras etiquetas adicionalmente. Se permiten tres clases de operadores =,==,!=. Los dos primeros representan la igualdad (y son simplemente sinónimos), mientras que el último representa la desigualdad. Por ejemplo:

environment = production
tier != frontend

El primero selecciona todos los recursos cuya clave es igual a environment y su valor es igual a production. El último selecciona todos los recursos cuya clave es igual a tier y su valor distinto de frontend, y todos los recursos que no tengan etiquetas con la clave tier. Se podría filtrar los recursos de production que excluyan frontend usando comas: environment=production,tier!=frontend

Un escenario de uso de requisitos basados en igualdad es aquel donde los Pods pueden especificar los criterios de selección de nodo. Por ejemplo, el Pod de abajo selecciona aquellos nodos con la etiqueta "accelerator=nvidia-tesla-p100".

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cuda-test
spec:
  containers:
    - name: cuda-test
      image: "k8s.gcr.io/cuda-vector-add:v0.1"
      resources:
        limits:
          nvidia.com/gpu: 1
  nodeSelector:
    accelerator: nvidia-tesla-p100

Requisito basado en Conjunto

Los requisitos de etiqueta basados en Conjuntos permiten el filtro de claves en base a un conjunto de valores. Se puede utilizar tres tipos de operadores: in,notin y exists (sólo el identificador clave). Por ejemplo:

environment in (production, qa)
tier notin (frontend, backend)
partition
!partition

El primer ejemplo selecciona todos los recursos cuya clave es igual a environment y su valor es igual a production o qa. El segundo ejemplo selecciona todos los recursos cuya clave es igual a tier y sus valores son distintos de frontend y backend, y todos los recursos que no tengan etiquetas con la clavetier. El tercer ejemplo selecciona todos los recursos que incluyan una etiqueta con la clave partition; sin comprobar los valores. El cuarto ejemplo selecciona todos los recursos que no incluyan una etiqueta con la clave partition; sin comprobar los valores. De forma similar, el separador de coma actúa como un operador AND . Así, el filtro de recursos con una clave igual a partition (sin importar el valor) y con un environment distinto de qa puede expresarse como partition,environment notin (qa). El selector basado en conjunto es una forma genérica de igualdad puesto que environment=production es equivalente a environment in (production); y lo mismo aplica para != y notin.

Los requisitos basados en conjunto pueden alternarse con aquellos basados en igualdad. Por ejemplo: partition in (customerA, customerB),environment!=qa.

API

Filtro con LIST y WATCH

Las operaciones LIST y WATCH pueden especificar selectores de etiqueta para filtrar el conjunto de objetos devueltos usando un parámetro de consulta. Ambos requisitos están permitidos (se presentan aquí como aparecerían en la cadena URL de consulta):

• requisitios basados en igualdad: ?labelSelector=environment%3Dproduction,tier%3Dfrontend
• requisitios basados en conjunto: ?labelSelector=environment+in+%28production%2Cqa%29%2Ctier+in+%28frontend%29

Es posible utilizar ambos estilos de selección de etiquetas para mostrar u observar recursos con un cliente REST. Por ejemplo, para enfocarse en apiserver con kubectl usando el estilo basado en igualdad se puede ejecutar:

kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend

o usando requisitos basados en conjunto:

kubectl get pods -l 'environment in (production),tier in (frontend)'

Como ya se ha comentado, los requisitos basados en conjunto son más expresivos.  Por ejemplo, se puede implementar el operador OR sobre valores:

kubectl get pods -l 'environment in (production, qa)'

o restringir la coincidencia negativa mediante el operador exists:

kubectl get pods -l 'environment,environment notin (frontend)'

Establecer referencias en los objetos de la API

Algunos objetos de Kubernetes, como los services y los replicationcontrollers, también hacen uso de los selectores de etiqueta para referirse a otros conjuntos de objetos, como los pods.

Service y ReplicationController

El conjunto de pods que un service expone se define con un selector de etiqueta. De forma similar, el conjunto de pods que un replicationcontroller debería gestionar se define con un selector de etiqueta.

Los selectores de etiqueta para ambos objetos se definen en los archivos json o yaml usando mapas, y únicamente se permite los selectores basados en igualad:

"selector": {
    "component" : "redis",
}

ó

selector:
    component: redis

este selector (respectivamente en formato json o yaml) es equivalente a component=redis o component in (redis).

Recursos que soportan requisitos basados en conjunto

Algunos recursos más recientes, como el Job, el Deployment, el Replica Set, y el Daemon Set, sí permiten requisitos basados en conjunto.

selector:
  matchLabels:
    component: redis
  matchExpressions:
    - {key: tier, operator: In, values: [cache]}
    - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}

matchLabels es un mapa de pares {key,value}. Una única combinación de {key,value} en el mapa matchLabels es equivalente a un elemento en matchExpressions donde el campo key es "key", el operator es "In", y la matriz values contiene únicamente "value". matchExpressions es una lista de requisitos de selección de pod. Los operadores permitidos son In, NotIn, Exists, y DoesNotExist. El conjunto de valores no puede ser vacío en el caso particular de In y NotIn. Todos los requisitos, tanto de matchLabels como de matchExpressions se combinan entre sí con el operador AND -- todos ellos deben ser satisfechos.

Seleccionar conjuntos de objetos

Un caso de uso de selección basada en etiquetas es la posibilidad de limitar los nodos en los que un pod puede desplegarse. Ver la documentación sobre selección de nodo para más información.