数据库中的schema

schema 一词起源于希腊语中的 form 或 figure，但具体应该如何定义 schema 取决于应用环境的上下文。schema 有不同的类型，其含义与数据科学、教育、营销和 SEO 以及心理学等领域密切相关。

在维基百科中将 schema 解释为，图式，在心理学中主要描述一种思维或行为类型，用来组织资讯的类别，以及资讯之间的关系。它也可以被描述为先入为主思想的心理结构，表示世界某些观点的框架，或是用于组织和感知新资讯的系统。

但在计算机中的 schema 其实与这个解释很接近了，从很多地方都可以看到schema这个名词，例如 database，openldap，programing language 等的。这里可以简单的把 _schema_理解为元数据集合（metadata component），主要包含元素及属性的声明，与其他数据结构组成。

数据库中的 schema

在数据库中，schema就像一个骨架结构，代表整个数据库的逻辑视图。它设计了应用于特定数据库中数据的所有约束。当在数据建模时，就会产生一个 schema。在谈到关系数据库]和面向对象数据库时经常使用 schema。有时也指将结构或文本的描述。

数据库中 schema 描述数据的形状以及它与其他模型、表和库之间的关系。在这种情况下，数据库条目是 schema 的一个实例，包含 schema 中描述的所有属性。

数据库 schema 通常分为两类：定义数据文件实际存储方式的物理数据库 schema 和逻辑数据库 schema，它描述了应用于存储数据的所有逻辑约束，包括完整性、表和视图。常见包括

• 星型模式（star schema）
• 雪花模式（snowflake schema）
• 事实星座模型（fact constellation schema 或 galaxy schema）

星型模式是类似于一个简单的数据仓库图，包括一对多的事实表和维度表。它使用非规范化数据。

雪花模式是更为复杂的一种流行的数据库模式，在该模式下，维度表是规范化的，可以节省存储空间并最大限度地减少数据冗余。

事实星座模式远比星型模式和雪花模式复杂得多。它拥有多个共享多个维度表的事实表。

Kubernetes 中的 schema

通过上面的阐述，大概上可以明白 schema 究竟是什么东西了，在 Kubernetes 中也有 schema 的概念，通过对 kubernetes 中资源（GVK）的规范定义、相互关系间的映射等，schema 即 k8s 资源对象元数据。

而 kubernetes 中资源对象即GroupVersionKind这些被定义在staging/src/k8s.io/api/type.go 中，即平时所操作的 yaml 文件，例如

apiVersion:apps/v1
kind:Deployment
metadata:
name:ngx
namespace:default
spec:
selector:
matchLabels:
app:ngx
template:
metadata:
labels:
app:nginx
spec:
containers:
-name:ngx-schema
image:nginx
ports:
-containerPort:80

而对应的的即为 TypeMeta、ObjectMeta和DeploymentSpec，TypeMeta为kind与apiserver，ObjectMeta为Name、NamespaceCreationTimestamp 等段。

DeploymentSpec则对应了 yaml 中的 spec。

而整个 yaml 组成了 一个 k8s 的资源对象。

typeDeploymentstruct{
metav1.TypeMeta`json:",inline"`
//Standardobjectmetadata.
//+optional
metav1.ObjectMeta`json:"metadata,omitempty"protobuf:"bytes,1,opt,name=metadata"`

//SpecificationofthedesiredbehavioroftheDeployment.
//+optional
SpecDeploymentSpec`json:"spec,omitempty"protobuf:"bytes,2,opt,name=spec"`

//MostrecentlyobservedstatusoftheDeployment.
//+optional
StatusDeploymentStatus`json:"status,omitempty"protobuf:"bytes,3,opt,name=status"`
}

register.go则是将对应的资源类型注册到 schema 中的类

var(
//TODO:moveSchemeBuilderwithzz_generated.deepcopy.gotok8s.io/api.
//localSchemeBuilderandAddToSchemewillstayink8s.io/kubernetes.
SchemeBuilder=runtime.NewSchemeBuilder(addKnownTypes)
localSchemeBuilder=&SchemeBuilder
AddToScheme=localSchemeBuilder.AddToScheme
)

//Addsthelistofknowntypestothegivenscheme.
funcaddKnownTypes(scheme*runtime.Scheme)error{
scheme.AddKnownTypes(SchemeGroupVersion,
&Deployment{},
&DeploymentList{},
&StatefulSet{},
&StatefulSetList{},
&DaemonSet{},
&DaemonSetList{},
&ReplicaSet{},
&ReplicaSetList{},
&ControllerRevision{},
&ControllerRevisionList{},
)
metav1.AddToGroupVersion(scheme,SchemeGroupVersion)
returnnil
}

而apimachinery包则是 schema 的实现，通过看其内容可以发现，kubernetes 中 schema 就是GVK的属性约束 与GVR之间的映射。

通过示例了解 schema

例如在apps/v1/deployment这个资源，在代码中表示k8s.io/api/apps/v1/types.go，如果需要对其资源进行扩展那么需要怎么做？如，建立一个StateDeplyment资源

typeDeploymentstruct{
metav1.TypeMeta`json:",inline"`
//Standardobjectmetadata.
//+optional
metav1.ObjectMeta`json:"metadata,omitempty"protobuf:"bytes,1,opt,name=metadata"`

如上述代码所示，Deployment 中的metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta

那么我们复制一个 Deployment 为 StateDeployment，注意，因为 Deployment 的两个属性，metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta分别实现了不同的方法，如图所示

所以在实现方法时，需要实现DeepCopyinfo，DeepCopy和继承接口Object的DeepCopyObject方法

//DeepCopyIntoisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,writingintoout.inmustbenon-nil.
func(in*StateDeployment)DeepCopyInto(out*StateDeployment){
*out=*in
out.TypeMeta=in.TypeMeta
in.ObjectMeta.DeepCopyInto(&out.ObjectMeta)
in.Spec.DeepCopyInto(&out.Spec)
in.Status.DeepCopyInto(&out.Status)
return
}

//DeepCopyisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,creatinganewStateDeployment.
func(in*StateDeployment)DeepCopy()*StateDeployment{
ifin==nil{
returnnil
}
out:=new(StateDeployment)
in.DeepCopyInto(out)
returnout
}

//DeepCopyObjectisanautogenerateddeepcopyfunction,copyingthereceiver,creatinganewruntime.Object.
func(in*StateDeployment)DeepCopyObject()runtime.Object{
ifc:=in.DeepCopy();c!=nil{
returnc
}
returnnil
}

那么扩展一个资源的整个流为：

• 资源类型在：k8s.io/api/{Group}/types.go
• 资料类型的实现接口k8s.io/apimachinery/pkg/runtime/interfaces.go.Object
• 其中是基于Deployment的类型，metav1.TypeMeta和metav1.ObjectMeta
• metav1.TypeMeta实现了GetObjectKind()；metav1.ObjectMeta实现了 DeepCopyinfo=()，DeepCopy()，还需要实现DeepCopyObject()
• 最后注册资源到 schema 中k8s.io/api/apps/v1/register.go

审核编辑 ：李倩