List-Watch是kubernetes的核心机制。组件kubelet、kube-controller-manager、kube-scheduler需要监控各种资源(pod、service等)的变化，当这些对象发生变化时(add、delete、update)，kube-apiserver会主动通知这些组件。这个过程类似一个发布-订阅系统。本文章将从代码角度探究一下list-watch的实现方式。

源码分析是kubernetes tag v1.9.0

第一部分：kube-apiserver对etcd的List-watch机制

构建PodStorage

pkg/registry/core/pod/storage.go
NewStorage方法

1. kube-apiserver针对每一类资源(pod、service、endpoint、replication controller、depolyments)都会构建Storage对象，如:PodStorage；
2. PodStorage.Pod.Store封装了对etcd的操作；
3. store.CompleteWithOptions会调用etcdOptions.GetRESTOptions，此方法将
调用generic.UndecoratedStorage创建无cache的Store；
或者调用genericregistry.StorageWithCacher创建带Cache的Store；

StorageWithCacher

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/registry/generic/registry/storage_factory.go 
StorageWithCacher方法

1. 调用NewRawStorage，它将构建etcdHelper，etcdHelper实现Storage.Interface接口，封装了对etcd的操作；
2. 调用NewCacherFromConfig，将创建Cacher对象；

创建Cacher

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/cacher.go
NewCacherFromConfig方法

1. 首先，创建watchCache对象和cacheListerWatcher对象，cacheListWatcher对象是ListerWatcher接口实现，实现了List()和Watch()方法；
2. 构建Cacher对象，主要的数据成员：watchCache、reflector、watchers及incoming channel；
(1) watchCache是一个cache，用来存储apiserver从etcd那里watch到的对象；
(2) watchers是一个map，map的值类型为cacheWatcher，当kubelet、kube-scheduler需要watch某类资源时，他们会向kube-apiserver发起watch请求，kube-apiserver就会生成一个cacheWatcher，cacheWatcher负责将watch的资源通过http从apiserver传递到kubelet、kube-scheduler；
(3) Reflector对象，主要数据成员：ListerWatcher，ListerWatcher是接口对象，包括方法List()和Watch()；listerWatcher包装了Storage，主要是将watch到的对象存到watchCache中；
(4) incoming channel接收watchCacheEvent；
3. 协程调用cacher.dispatchEvents，watchCache将incoming channel接收watchCacheEvent添加到watchers的inputChan中；
4. 协程调用cacher.startCaching;

StartCaching

staging/src/k8s.io/client-go/tools/cache/reflector.go
ListAndWatch方法

1 执行cacheListerWatcher的List方法和Watch方法；
2 调用reflector的watchHandler方法；

cacheListWatcher.List／cacheListWatcher.Watch

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/cacher.go
List方法和Watch方法

1 List方法将调用storage.List方法，这里是etcdHelper.List方法；
2 Watch方法将调用storage.watch方法，这里是etcdHelper.WatchList方法；

etcdHelper.List／etcdHelper.Watch

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/etcd/etcd_helper.go
List方法/WatchList方法

1. etcdHelper对象是Storage接口对象的实现;
2. etcdHelper的List方法：
(1) 获取etcd的对象（包括resourceVersion信息）；
3. etcdHelper的WatchList方法：
(1) 创建etcdWatcher；
(2) etcdWatcher对象，实现了Watch接口；
(3) etcdWatcher对象，主要的数据成员是etcdIncoming channel和outgoing channel；
(4) 协程执行etcdWatcher.translate；
(5) 最后，协程运行etcdWatcher.etcdWatch；

etcdWatcher.etcdWatch

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/etcd/etcd_watcher.go
etcdWatch方法

1. 如果resourceVersion==0, 运行etcdGetInitialWatchState(),获取所有的pods，并将结果输入到etcdIncoming channel;
2. 之后，不停的调用watcher.Next()，并将结果输入到etcdIncoming channel;

etcdWatcher.translate

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/etcd/etcd_watcher.go
translate方法

1. 读取etcdIncoming channel信息；
2. 调用etcdWatcher.sendResult进行转化;
3. 发送到outgoing channel；

reflector.watchHandler

staging/src/k8s.io/client-go/tools/cache/reflector.go
watchHandler方法

1. 读取outgoing channel信息，操作watchCache；

操作watchCache

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/watch_cache.go
Add方法
Delete方法
Get方法
Update方法

处理事件watchCache.processEvent

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/watch_cache.go
processEvent方法

1. 创建watchCacheEvent
2. 调用watchCache.updateCache，更新watchCache;

到此分析完kube-apiserver对etcd的watch机制，除此之外，kube-apiserver会向其他组件提供watch接口，下面将分析kube-apiserver的watch API。

第二部分：kube-apiserver的watch restful API

kube-apiserver提供watch restful API给其他组件(kubelet、kube-controller-manager、kube-scheduler、kube-proxy)。watch restful API的处理流程和PUT、DELETE、GET等REST API处理流程类似。

registerResourceHandlers

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints/installer.go
registerResourceHandlers方法

ListResource

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/endpoints/handlers/get.go
ListResource方法

1.调用rw.watch方法，这里将会调用Store.watch；
2.调用serveWatch方法；

Store.watch

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/registry/generic/registry/store.go
watch方法和watchPredicate方法

1. 调用Storage.Watch方法和Storage.WatchList方法，这里将调用Cacher.watch方法和Cacher.WatchList方法

Cacher.watch

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/cacher.go
watch方法和watchList方法

1. watch方法中将调用newCacheWatcher；
2. newCacheWatcher方法：
(1) 生成一个watcher，并将watcher插入到cacher.watchers中；
(2) 协程调用cacheWatcher.process方法，此方法将会操作input channel的消息；

操作input channel

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/cacher.go
cacheWatcher.process方法

1. 读取input channel的信息，并调用sendWatchCacheEvent方法；

sendWatchCacheEvent

staging/src/k8s.io/apiserver/pkg/storage/cacher.go
cacheWatcher.sendWatchCacheEvent方法

1. kube-apiserver的watch会带过滤功能；
2. 对watchCacheEvent进行Filter，发送到cacher.result channel中；

serveWatch

apiserver/pkg/endpoints/handlers/rest.go
serveWatch方法

1. 对result Channel信息进行序列化，并发送给调用者；