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OpenKruise:Kubernetes 核心控制器 Plus

前言

在去年的 KubeCon 上海 2019,我有幸在现场见证了 OpenKruise 项目的开源,当时在台下的我非常兴奋,因为找到了一套让我的 Kubernetes 集群的核心资源 Pod 升级和发布更自动更简单的方案。如今一年多过去了,前不久 Openkruise 刚发布了最新的 v0.6.0 版本,目前已经有很多企业在生产环境应用了 OpenKruise,借助 OpenKruise 提供的自动化能力,大大提升了部署升级效率与质量。

Kruise

Kruise 是 OpenKruise 中的核心项目之一,Kruise 是 cruise的谐音,字面意义巡航,豪华游艇(‘K’ for Kubernetes)。寓意 Kubernetes 上应用的自动巡航,如果把原生 Kubernetes 资源 Deployment 或 StatefulSet 比作小船,那 Kruise 确实就是豪华游艇了。


Kruise 提供一套在 Kubernetes 核心控制器之外的扩展 workload,但我更愿意称之为核心控制器 plus。因为目前 Kruise 提供的一系列 workload,更像是核心控制器资源(Deployment、 StatefulSet、Job 和 DaemonSet)的增强版。比如:Advanced StatefulSet 的介绍里就写着是 StatefulSet 的增强版本,在原生 StatefulSet 的基础上增加了诸多功能。下面笔者就来简单介绍一下 Kruise 目前提供的所有 workload 控制器,由于篇幅限制每个 workload 的详细介绍及使用示例将在后续文章中做单独介绍,本篇只是简单介绍各个 workload 可能的使用场景及用途。

CloneSet

记得 Kruise 最早还没有 CloneSet 这个 Workload,所以我之前还是将其归类为有状态应用的控制器增强(最早放出来的是 Advanced StatefulSet),但是自 v0.4.0 版本推出之后,CloneSet 一跃成为了最受欢迎,使用率最高的 Kruise 控制器之一,同时也补齐了 Kruise 没有无状态应用控制器这个短板。

CloneSet 其实就是 Deployment plus,其提供更加高效、稳定可控的无状态应用管理和部署能力,支持优雅原地升级、指定删除、发布顺序、并行/灰度发布等丰富的策略,可以满足更多样化的应用场景。CloneSet 也是目前使用最广的一类 Kruise 控制器,是 OAM 官方 Kubernetes 套件 crossplane/oam-kubernetes-runtime 支持的 Workload 之一。

CloneSet 的增强分为两类:扩缩容功能增强升级功能增强。扩缩容功能增强包括:支持 PVC 模板、指定 Pod 缩容等;升级功能增强包括:原地升级、分批灰度、控制最大不可用数量、控制最大弹性数量、按照不同测控顺序升级、发布暂停等功能。

使用场景:代替原生的 Deployment,将升级过程控制的更加精细、自动和优雅,利用原地升级可以大大降低由于原来重建升级导致的网络、存储等方面的损耗,同时还能加快升级速度。

Advanced StatefulSet

Advanced StatefulSet 是 Kruise 最早发布的控制器之一,是原生 StatefulSet 的增强版本,默认行为与原生完全一致,在此之外提供了原地升级、并行发布(最大不可用)、发布暂停等功能。因为是在原生基础上进行开发的,所以只需将原生 StatefulSet 的 apiVersionapps/v1 改为 apps.kruise.io/v1alpha1 即可完成迁移,非常直接。

Advanced StatefulSet 为 StatefulSet 提供了和 Deployment 一样的 MaxUnavailable 策略,可以并行发布 Pod,而不再像原生 StatefulSet 一样 one by one 的串行发布;支持原地升级策略,无需重建 Pod,即可原地升级镜像,同时也提供了优雅原地升级的策略,控制器在升级前将 Pod status 改为 not-ready,等待指定时间再升级镜像,这就为将 Pod 从 endpoints 端点列表中去除留出了充足的时间(CloneSet 也支持该策略);还支持指定升级顺序、发布暂停等策略。

使用场景:代替原生 StatefulSet,有效利用原地升级、并行发布等功能,提升有状态应用的发布速度,为其配置合适的升级策略,提升发布速度。

SidecarSet

SidecarSet 的作用就是对 Sidecar 容器做统一管理,支持在一个单独的 CR 中定义 Sidecar 容器,向将满足条件的 Pod 中注入指定的 Sidecar 容器,同时 SidecarSet 也支持 Sidecar 容器原地升级。这样就可以将业务容器和 Sidecar 容器的管理分离,更有利于分工合作,不同的团队只需关心和自己业务有关的容器,免去了大量的沟通成本。

使用场景:将所有 Sidecar 进行统一管理,一个 CR 管理一类 Sidecar,真正做到业务容器和 Sidecar 容器管理分离,权责清晰。

UnitedDeployment


UnitedDeployment 为由多个区域组成的集群中实现高可用部署提供了一种新模式,在一个 Kubernetes 集群中可能存在不同的 node 类型,比如多个可用区、或不同的节点技术(比如 Virtual kueblet)等,这些不同类型的 node 上都有 label/taint 标识。UnitedDeployment 控制器可以提供一个模板来定义应用,每个 UnitedDeployment 下每个区域的 workload 被称为 subset,有一个期望的 replicas Pod 数量。目前 subset 支持使用 StatefulSetAdvanced StatefulSet。通过 UnitedDeployment 可以同时管理位于多个可用区的同一应用。

使用场景:用于管理跨可用区的有状态应用,做到管理更精细,过程更自动。

BroadcastJob

BroadcastJob 更像 Job 和 DaemonSet 的组合,BroadcastJob 控制器将 Pod 分发到集群中每个 node 上,类似于 DaemonSet, 但是 BroadcastJob 管理的 Pod 并不是长期运行的 daemon 服务,而是类似于 Job 的任务类型 Pod。最终在每个 node 上的 Pod 都执行完成退出后,BroadcastJob 和这些 Pod 并不会占用集群资源。 这个控制器非常有利于做升级基础软件、巡检等过一段时间需要在整个集群中跑一次的工作。此外,BroadcastJob 还可以维持每个 node 跑成功一个 Pod 任务。如果采取这种模式,当后续集群中新增 node 时 BroadcastJob 也会分发 Pod 任务上去执行。

使用场景:用于管理升级基础软件、巡检等需要在集群中所有节点或指定类型节点执行的单次任务。

Advanced DaemonSet

Advanced DaemonSet 是 v0.6.0 新增的控制器,是原生 DaemonSet 的增强版本,默认行为与原生一致,在此之外提供了灰度分批、按 Node label 选择、暂停、热升级等发布策略。迁移方式同 StatefulSet 类似,将 DaemonSet 的 apiVersionapps/v1 改为 apps.kruise.io/v1alpha1 即可完成迁移。

Advanced DaemonSet 也有 RollingUpdateDaemonSet 的增强策略,同时也提供了多种升级方式如:按照 Selector 标签选择升级、分批灰度升级、热升级和暂停升级。

使用场景:代替原生 DaemonSet,利用原地升级、灰度升级、选择性升级以及热升级等增强特性,更好的维护和管理 DaemonSet 资源。

结语

Kruise 项目源自于阿里巴巴多年的大规模应用部署、发布与管理的最佳实践,以 automate everything on Kubernetes 为目标。经过了一年多的发展,OpenKruise 的大部分功能都经过了各种生产环境的洗礼,应用在越来越多的 Kubernetes 系统中,代替原生核心控制器,使应用的升级和管理更加的方便高效。

参考

OpenKruise - openkruise.io


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