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使用OpenKruise部署云原生應(yīng)用

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OpenKruise是基于Kubernetes的一個標準擴展組件，可以配合原生Kubernetes使用，高效管理應(yīng)用容器、Sidecar及鏡像分發(fā)等功能。本文介紹如何使用OpenKruise部署云原生應(yīng)用。

前提條件

已安裝Kubernetes托管版集群，且集群版本不低于1.13。具體操作，請參見創(chuàng)建Kubernetes托管版集群。

背景信息

OpenKruise是阿里云開源的云原生應(yīng)用自動化引擎，也是阿里巴巴經(jīng)濟體上云全面使用的部署基座，已正式加入CNCF Sandbox。

OpenKruise包含了多種自定義Workload，用于無狀態(tài)應(yīng)用、有狀態(tài)應(yīng)用、Sidecar容器、Daemon應(yīng)用等部署管理，提供了原地升級、灰度、流式、配置優(yōu)先級等擴展策略。

組件架構(gòu)

OpenKruise

OpenKruise是Kubernetes的一個標準擴展，所以也可以原生地部署到K8s集群當中，主要包含以下三個組件。

組件

說明

Kruise-manager

Kruise-manager是一個運行Controller和Webhook的中心組件，通過Deployment部署在kruise-system命名空間中。通過Controller以及Webhook實現(xiàn)原地升級及Sidecar管理等核心能力。

Kruise-daemon

通過DaemonSet部署到每個節(jié)點上，提供鏡像預(yù)熱及容器重啟等功能。

Kruise-Rollout

Kruise-Rollout是基于Kubernetes的一個標準擴展組件，包含完整的Rollout模型定義與方案實現(xiàn)，滿足配合應(yīng)用流量和實際部署實例的金絲雀發(fā)布、藍綠發(fā)布、A/B Testing發(fā)布，并能提供旁路的無感對接、兼容已有的多種工作負載。

使用說明

OpenKruise包含CloneSet、Advanced StatefulSet、Advanced DaemonSet等控制器。以下介紹常用控制器的功能。

表 1. 常用控制器介紹

控制器

功能

CloneSet

管理無狀態(tài)應(yīng)用，對標Kubernetes原生Deployment。關(guān)于CloneSet的詳細介紹，請參見CloneSet。

資源（YAML）的字段與Deployment不完全兼容，但功能上全覆蓋，并提供比Deployment更豐富的策略。

Advanced StatefulSet

管理有狀態(tài)應(yīng)用，對標Kubernetes原生StatefulSet。關(guān)于Advanced StatefulSet的詳細介紹，請參見Advanced StatefulSet。

資源（YAML）字段與原生StatefulSet完全兼容，只需要把apiVersion改為apps.kruise.io/v1alpha1，另外提供了optional字段來擴展發(fā)布策略（原地升級、并行發(fā)布等）。

Advanced DaemonSet

管理Daemon應(yīng)用，對標Kubernetes原生DaemonSet。關(guān)于Advanced DaemonSet的詳細介紹，請參見Advanced DaemonSet。

資源（YAML）字段與原生DaemonSet完全兼容，只需要把apiVersion改為apps.kruise.io/v1alpha1，另外提供了optional字段來擴展發(fā)布策略（熱升級、灰度、按Node標簽灰度等）。

SidecarSet

獨立管理Sidecar容器和注入。關(guān)于SidecarSet的詳細介紹，請參見SidecarSet。

在獨立CR中定義Sidecar容器和Label Selector，OpenKruise會在所有符合Selector條件的Pod創(chuàng)建時注入定義好的Sidecar容器，并支持對已注入Sidecar容器做原地升級。

UnitedDeployment

管理不同區(qū)域下的多個Sub Workload，關(guān)于UnitedDeployment的詳細介紹，請參見UnitedDeployment。

目前支持將CloneSet、StatefulSet、Advanced StatefulSet作為Sub Workload，您可以用一個UnitedDeployment來定義不同區(qū)域中的Sub Workload部署Replicas。

以下介紹CloneSet、Advanced StatefulSet、Advanced DaemonSet與社區(qū)對標控制器的功能對比。

表 2. 與社區(qū)控制器功能對比

功能

CloneSet VS Deployment

Advanced StatefulSet VS StatefulSet

Advanced DaemonSet VS DaemonSet

CloneSet

Deployment

Advanced StatefulSet

StatefulSet

Advanced DaemonSet

DaemonSet

流式擴容

對

錯

錯

錯

對

錯

指定縮容

對

錯

對

錯

錯

錯

Pod重建升級

對

對

對

對

對

對

Pod原地升級

對

錯

對

錯

對

錯

分批灰度發(fā)布

對

錯

對

對

對

錯

最大可用數(shù)量

對

對

對

錯

對

對

最大彈性數(shù)量

對

對

錯

錯

對

錯

通過使用優(yōu)先級策略和打散策略來自定義發(fā)布順序

對

錯

對

錯

對

錯

通過lifecycle hook管理Pod生命周期

對

錯

錯

錯

錯

錯

安裝OpenKruise

重要

  • 安裝OpenKruise前，請確保Kubernetes版本不低于1.13。如果您使用的是Kubernetes 1.13或1.14版本，必須先在kube-apiserver中打開CustomResourceWebhookConversion feature-gate。更多信息，請參見特性門控。

  • 由于杭州倉庫已不可用，您如果遇到鏡像registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/openkruise/kruise-manager拉取失敗，請將鏡像地址調(diào)整為registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/kruise-manager進行重試。

  1. 登錄容器服務(wù)管理控制臺，在左側(cè)導(dǎo)航欄選擇集群。

  2. 在集群列表頁面，單擊目標集群名稱，然后在左側(cè)導(dǎo)航欄，選擇運維管理 > 組件管理。

  3. 在組件管理頁面，單擊應(yīng)用管理頁簽。在ack-kruise區(qū)域，單擊安裝。

    在提示對話框確認組件信息后，單擊確定。

使用CloneSet部署無狀態(tài)應(yīng)用

  1. 創(chuàng)建CloneSet。

    1. 創(chuàng)建cloneset.yaml。

      apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: CloneSet
metadata:
  name: demo-clone
spec:
  replicas: 5
  selector:
    matchLabels:
      app: guestbook
  template: # Pod template和Deployment的結(jié)構(gòu)完全一致。
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
    spec:
      containers:
      - name: guestbook
        image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
        env:
        - name: test
          value: foo
  updateStrategy:
    type: InPlaceIfPossible     # 盡量使用原地升級，否則重建升級。
    maxUnavailable: 20%        # 發(fā)布過程最多20%不可用。
    inPlaceUpdateStrategy:
      gracePeriodSeconds: 3    # 每個Pod原地升級前Not Ready優(yōu)雅等待時間。

      • type：設(shè)置升級策略，支持以下3種升級方式。

        • ReCreate：控制器會刪除舊Pod和PVC，然后用新版本重新創(chuàng)建Pod和PVC。

        • InPlaceIfPossible：控制器會優(yōu)先嘗試原地升級Pod，如果不行再采用重建升級。

        • InPlaceOnly：控制器只允許采用原地升級。

      • maxUnavailable：發(fā)布過程中，限制最多不可用的Pod數(shù)量，可以設(shè)置為一個絕對值或者百分比。

      • gracePeriodSeconds：每個Pod原地升級前Not Ready優(yōu)雅等待時間。

    2. 使cloneset.yaml在ACK集群中生效。

      kubectl create -f ./cloneset.yaml

      預(yù)期輸出：

      cloneset.apps.kruise.io/demo-clone created

  2. 查看Pod運行狀態(tài)。

    kubectl get pod

    預(yù)期輸出：

    NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-clone-5b9kl   1/1     Running   0          3s
demo-clone-6xjdg   1/1     Running   0          3s
demo-clone-bvmdj   1/1     Running   0          3s
demo-clone-dm22s   1/1     Running   0          3s
demo-clone-rbpg9   1/1     Running   0          3s

  3. 查看CloneSet。

    kubectl get clone

    預(yù)期輸出：

    NAME         DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo-clone   5         5         5               5       5       46s

    • DESIRED：期望Pod數(shù)量（spec.replicas）。

    • UPDATED：最新版本的Pod數(shù)量（status.updatedReplicas）。

    • UPDATED_READY：最新版本的可用Pod數(shù)量（status.updatedReadyReplicas）。

    • READY：可用Pod總量（status.readyReplicas）。

    • TOTAL：實際Pod總量（status.replicas）。

使用Advanced StatefulSet部署有狀態(tài)應(yīng)用

  1. 創(chuàng)建Advanced StatefulSet。

    1. 創(chuàng)建statefulset.yaml。

      apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: demo-asts
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: guestbook-sts
  podManagementPolicy: Parallel
  template: # Pod template和官方StatefulSet的結(jié)構(gòu)完全一致。
    metadata:
      labels:
        app: guestbook-sts
    spec:
      containers:
      - name: guestbook
        image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
        env:
        - name: test
          value: foo
      readinessGates:
      - conditionType: InPlaceUpdateReady
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      podUpdatePolicy: InPlaceIfPossible   # 盡量使用原地升級，否則重建升級。
      maxUnavailable: 20%                  # 發(fā)布過程最多20%不可用。
      inPlaceUpdateStrategy:
        gracePeriodSeconds: 3              # 每個Pod原地升級前Not ready優(yōu)雅等待時間。

      • type：設(shè)置Pod升級策略，支持以下3種方式升級。

        • ReCreate：控制器會刪除舊Pod和PVC，然后用新版本重新創(chuàng)建Pod和PVC。

        • InPlaceIfPossible：控制器會優(yōu)先嘗試原地升級Pod，如果不行再采用重建升級。

        • InPlaceOnly：控制器只允許采用原地升級。

      • maxUnavailable：發(fā)布過程中，限制最多不可用的Pod數(shù)量，可以設(shè)置為一個絕對值或者百分比。

      • gracePeriodSeconds：每個Pod原地升級前Not ready優(yōu)雅等待時間。

    2. 使statefulset.yaml在ACK集群中生效。

       kubectl create -f ./statefulset.yaml

      預(yù)期輸出：

      statefulset.apps.kruise.io/demo-asts created

  2. 查看Pod運行狀態(tài)。

    kubectl get pod

    預(yù)期輸出：

    NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-asts-0   1/1     Running   0          3h29m
demo-asts-1   1/1     Running   0          3h29m
demo-asts-2   1/1     Running   0          3h29m

  3. 查看Advanced StatefulSet。

    kubectl get asts

    預(yù)期輸出：

    NAME        DESIRED   CURRENT   UPDATED   READY   AGE
demo-asts   3         3         3         3       3h30m

    • DESIRED：期望Pod數(shù)量（spec.replicas）。

    • UPDATED：最新版本的Pod數(shù)量（status.updatedReplicas）。

    • READY：可用Pod總量（status.readyReplicas）。

    • TOTAL：實際Pod總量（status.replicas）。