OpenKruisev0.5.0版本發(fā)布，支持無損的流式分批發(fā)布策略-創(chuàng)新互聯(lián)

作者 | 酒祝 阿里云技術(shù)專家

成都創(chuàng)新互聯(lián)于2013年創(chuàng)立，是專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)公司，擁有項(xiàng)目網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)網(wǎng)站策劃，項(xiàng)目實(shí)施與項(xiàng)目整合能力。我們以讓每一個(gè)夢(mèng)想脫穎而出為使命，1280元筠連做網(wǎng)站,已為上家服務(wù),為筠連各地企業(yè)和個(gè)人服務(wù),聯(lián)系電話:028-86922220

導(dǎo)讀： OpenKruise 是阿里云開源的大規(guī)模應(yīng)用自動(dòng)化管理引擎，在功能上對(duì)標(biāo)了 Kubernetes 原生的 Deployment/StatefulSet 等控制器，但 OpenKruise 提供了更多的增強(qiáng)功能如 優(yōu)雅原地升級(jí)、發(fā)布優(yōu)先級(jí)/打散策略、多可用區(qū) workload 抽象管理、統(tǒng)一 sidecar 容器注入管理等，都是經(jīng)歷了阿里巴巴超大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景打磨出的核心能力。這些 feature 幫助我們應(yīng)對(duì)更加多樣化的部署環(huán)境和需求、為集群維護(hù)者和應(yīng)用開發(fā)者帶來更加靈活的部署發(fā)布組合策略。

目前在阿里巴巴內(nèi)部云原生環(huán)境中，絕大部分應(yīng)用都統(tǒng)一使用 OpenKruise 的能力做 Pod 部署、發(fā)布管理，而不少業(yè)界公司和阿里云上客戶由于 K8s 原生 Deployment 等負(fù)載不能完全滿足需求，也轉(zhuǎn)而采用 OpenKruise 作為應(yīng)用部署載體。

背景問題

在介紹 OpenKruise 新增能力之前，我們先來看一下原生 K8s workload 所提供的發(fā)布能力：

• Deployment 目前支持 maxUnavailable 和 maxSurge：

• StatefulSet 目前支持 partition：

• 其余 workload 如 DaemonSet，也只支持了 maxUnavailable。

以上這些策略在測(cè)試環(huán)境或是小場(chǎng)景下尚且可行，但其實(shí)無法完全滿足大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景。比方說：

• 首先，Deployment 不支持灰度分批發(fā)布，你想只灰度升級(jí)其中 20% 的 Pod 做驗(yàn)證？抱歉做不到啊，用戶只能設(shè)置小一些的 maxUnavailable 等著它全部發(fā)完，或者發(fā)布出現(xiàn)問題緊急 pause 暫停；
• StatefulSet 確實(shí)支持灰度分批（partition），但目前是只能一個(gè)一個(gè) Pod 來升級(jí)。如果 replicas 總數(shù)有個(gè)幾百上千的量，那么一次發(fā)布可能要等到天黑。

v0.5.0 新增功能

這里我們只針對(duì) v0.5.0 版本 CloneSet 和 SidecarSet 的兩個(gè)主要功能改動(dòng)來介紹，有興趣的同學(xué)可以在 Github changelog 上看到版本改動(dòng)明細(xì)： https://github.com/openkruise/kruise/blob/master/CHANGELOG.md 。

CloneSet 支持 maxSurge 策略

在阿里巴巴內(nèi)部的云原生環(huán)境下，絕大部分無狀態(tài)應(yīng)用都使用 CloneSet 管理。為了應(yīng)對(duì)超大規(guī)模應(yīng)用的極致部署需求，我們?cè)谄渲兄С郑?/p>

• 原地升級(jí)（發(fā)布前后 Pod 對(duì)象不變、IP 不變、volume 不變，只升級(jí)容器的鏡像）
• 縮小 replicas 指定 Pod 刪除
• 豐富的發(fā)布策略（流式、灰度分批、優(yōu)先級(jí)、打散等）

而在今年 2 月份的 Kruise v0.4.0 版本中，我們將 CloneSet 推出到開源。CloneSet 一經(jīng)發(fā)布就廣受關(guān)注，目前已經(jīng)有多家知名互聯(lián)網(wǎng)公司在調(diào)研使用。

最初版本的 CloneSet 并未支持 maxSurge（先擴(kuò)后縮發(fā)布），只支持了 maxUnavailable、partition 等策略。這對(duì)阿里巴巴內(nèi)部的大體量應(yīng)用來說不是問題，但是很多社區(qū)用戶的平臺(tái)上都有小規(guī)模的應(yīng)用，如果不能配置先擴(kuò)后縮，那么在發(fā)布階段可能會(huì)影響到應(yīng)用的可用性。

在收到社區(qū)的 issue #250 #260 反饋后，我們?cè)?CloneSet 中新增了 maxSurge 策略的支持并于 v0.5.0 版本中提供，在此也感謝社區(qū) fatedier shiyan2016 等成員的參與貢獻(xiàn)和寶貴建議。至此，CloneSet 已經(jīng)覆蓋了 K8s 原生 workload 的所有發(fā)布策略，下圖構(gòu)建了 CloneSet 目前提供的發(fā)布功能：

這里暫時(shí)不對(duì) CloneSet 的發(fā)布策略做詳細(xì)說明，我們后續(xù)會(huì)有專項(xiàng)文章來介紹。我們只看一下新增的 maxSurge 是如何配合流式、分批發(fā)布來實(shí)現(xiàn)的呢？接下來我們用幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子來看一下：

1. 設(shè)置 maxSurge + maxUnavailable + partition 發(fā)布：

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: CloneSet
# ...
spec:
    replicas: 5          # Pod 總數(shù)為 5
  updateStrategy:
    maxSurge: 20%      # 多擴(kuò)出來 5 * 20% = 1 個(gè) Pod (rounding up)
    maxUnavailable: 0  # 保證發(fā)布過程 5 - 0 = 5 個(gè) Pod 可用
    partition: 3       # 保留 3 個(gè)舊版本 Pod （只發(fā)布 5 - 3 = 2 個(gè) Pod）

當(dāng)開始發(fā)布時(shí)，CloneSet 會(huì)先根據(jù) maxSurge 多擴(kuò)出來一個(gè) Pod，此時(shí) Pod 總數(shù)為 6（5 個(gè)舊版，1 個(gè)新版）：

$ kubectl get clone demo
NAME    DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo    5         1         0               5       6       17m

隨后，CloneSet 會(huì)在保證 maxUnavailable 的前提下逐漸把 Pod 刪除、新建的方式更新，直到滿足 partition=3 即剩余 3 個(gè)舊版本 Pod。此時(shí)，因?yàn)橐呀?jīng)達(dá)到了期望的終態(tài)，CloneSet 會(huì)把新版本 Pod 刪除一個(gè)，此時(shí) Pod 總數(shù)為 5（3 個(gè)舊版，2 個(gè)新版）：

$ kubectl get clone demo
NAME    DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo    5         2         2               5       5       17m

這里可以觀察一段時(shí)間，當(dāng)需要繼續(xù)往下發(fā)布時(shí)，再次修改 partition 為 0。然后，CloneSet 會(huì)再次根據(jù) maxSurge 多擴(kuò)出來一個(gè) Pod，此時(shí) Pod 總數(shù)為 6（3 個(gè)舊版，3 個(gè)新版）：

$ kubectl get clone demo
NAME    DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo    5         3         2               5       6       17m

隨后，CloneSet 會(huì)在保證 maxUnavailable 的前提下逐漸把 Pod 刪除、新建的方式更新，直到滿足 partition=0 即所有 Pod 都升級(jí)到新版本。最后，CloneSet 會(huì)把新版本 Pod 刪除一個(gè)，此時(shí) Pod 總數(shù)為 5（5 個(gè)新版）：

$ kubectl get clone demo
NAME    DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo    5         5         5               5       5       17m

1. maxSurge 配合原地升級(jí)：

CloneSet 提供了 Pod 原地升級(jí)和重建升級(jí)兩種升級(jí)方式，都可以配合 maxSurge / maxUnavailable / partition 等策略來發(fā)布。

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: CloneSet
# ...
spec:
  updateStrategy:
      type: InPlaceIfPossible
    maxSurge: 20%

如果在原地升級(jí)方式下配置了 maxSurge，CloneSet 會(huì)先擴(kuò)出來 maxSurge 數(shù)量的 Pod，然后對(duì)舊版本 Pod 采用 in-place 的方式來升級(jí)（更新 Pod spec 中的 image 鏡像），最后在滿足 partition 終態(tài)之后再清理刪掉 maxSurge 數(shù)量的 Pod。

通過這種方式，既保證了發(fā)布過程的業(yè)務(wù)可用性，也盡量使 Pod 發(fā)布過程中 IP、volume 等信息不變。

SidecarSet 支持 volume 注入合并

SidecarSet 是 Kruise 提供的另一個(gè)重磅功能，不同于 CloneSet/StatefulSet 這些管理業(yè)務(wù) Pod 的 workload，SidecarSet 是負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理集群中的 sidecar 容器版本和注入。

而 v0.5.0 版本中新增的功能，就是在 sidecar 容器注入的時(shí)候，解決了 SidecarSet 和 Pod 中 volume 重復(fù)定義的沖突問題。這也是來自于一個(gè)社區(qū) issue #254 反饋，他們使用 SidecarSet 做日志采集 sidecar 的管理，并期望以旁路的方式注入到所有 Pod 中。

舉個(gè)例子，我們需要往集群中每個(gè) Pod 都注入一個(gè)日志采集 sidecar 容器。但是一來我們無法讓每個(gè)應(yīng)用開發(fā)者都在自己的 CloneSet/Deployment 中增加這個(gè)容器的定義，二來即使在所有應(yīng)用的 workload 中都加了，如果我們想要升級(jí)這個(gè)日志采集容器的鏡像版本，還得更新所有應(yīng)用的 workload，這樣做的成本實(shí)在太高了！

而 OpenKruise 提供的 SidcarSet 正是為了解決上述這個(gè)問題。我們只需要將 sidecar 定義寫到一個(gè)全局的 SidcarSet 中，不管用戶用 CloneSet、Deployment、StatefulSet 等任何方式部署，擴(kuò)出來的 Pod 中都會(huì)注入我們定義好的 sidecar 容器。

以日志采集為例，我們可以先定義一個(gè) SidecarSet：

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: SidecarSet
metadata:
  name: log-sidecar
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app-type: long-term  # 往所有帶 long-term 標(biāo)簽的 Pod 中注入
  containers:
  - name: log-collector
    image: xxx:latest
    volumeMounts:
    - name: log-volume
      mountPath: /var/log  #  將 log-volume 的卷掛到 /var/log 目錄，采集這個(gè)目錄下的日志
  volumes:
  - name: log-volume   # 定義一個(gè)名為 log-volume 的卷
    emptyDir: {}

這里大家可能會(huì)問，如果每個(gè)應(yīng)用打出日志的目錄路徑不同，怎么辦？不要急，這就是本次 volume merge 的功能所在。

這個(gè)時(shí)候，比如有一個(gè)應(yīng)用 A 擴(kuò)容的原始 Pod 如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    app-type: long-term
spec:
  containers:
  - name: app
    image: xxx:latest
    volumeMounts:
    - name: log-volume
      mountPath: /app/logs  # 應(yīng)用自己的日志目錄
  volumes:
  - name: log-volume   # 定義一個(gè)名為 log-volume 的卷
    persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc-xxx

那么 kruise webhook 就會(huì)將 SidecarSet 中定義的 log sidecar 容器注入到 Pod 中：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    app-type: long-term
spec:
  containers:
  - name: app
    image: xxx:latest
    volumeMounts:
    - name: log-volume
      mountPath: /app/logs  # 應(yīng)用自己的日志目錄
  - name: log-collector
    image: xxx:latest
    volumeMounts:
    - name: log-volume
      mountPath: /var/log
  volumes:
  - name: log-volume   # 定義一個(gè)名為 log-volume 的卷
    persistentVolumeClaim:
        claimName: pvc-xxx

可以看到，因?yàn)?SidecarSet 和 Pod 中定義的日志 volume 名字都叫 log-volume，那么在注入的時(shí)候就會(huì)以 Pod 中定義的 volume 為準(zhǔn)。比如這里 Pod 中的 volume 采用了 pvc 的方式來掛載 pv，那么注入 sidecar 后，同樣會(huì)把這個(gè)卷掛到 sidecar 容器中的 /var/log 目錄下，然后執(zhí)行日志采集即可。

這樣以 SidecarSet 的方式管理 sidecar 容器，既和應(yīng)用部署發(fā)布做了解耦，也同樣可以和應(yīng)用容器共享 volume 卷，來實(shí)現(xiàn)日志采集、監(jiān)控等相關(guān) sidecar 功能。

總結(jié)

本次 v0.5.0 版本的升級(jí)，主要帶來了應(yīng)用無損發(fā)布和 sidecar 容器管理上更加便捷的能力。

后續(xù) OpenKruise 還會(huì)持續(xù)在應(yīng)用部署/發(fā)布能力上做出更深的優(yōu)化，我們也歡迎更多的同學(xué)參與到 OpenKruise 社區(qū)來，共同建設(shè)一個(gè)場(chǎng)景更加豐富、完善的 K8s 應(yīng)用管理、交付擴(kuò)展能力，能夠面向更加規(guī)模化、復(fù)雜化、極致性能的場(chǎng)景。

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新聞名稱：OpenKruisev0.5.0版本發(fā)布，支持無損的流式分批發(fā)布策略-創(chuàng)新互聯(lián)
本文路徑：http://bm7419.com/article30/hcspo.html

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