通過YurtAppSet應用集管理ACK Edge應用 - Container Service for Kubernetes

在ACK Edge叢集中，您可以使用應用集（YurtAppSet）將應用便捷地部署到多個節點池中。YurtAppSet提供了靈活的響應機制以感知節點池標籤的變化，從而能夠統一管理多個節點池的工作負載配置，如執行個體數量和軟體版本等。本文將介紹如何使用YurtAppSet來高效地管理和部署ACK Edge叢集的應用。

背景資訊

傳統方案

在邊緣計算情境下，計算節點具有很明顯的地區分布屬性，相同的應用可能需要部署在不同地區下的計算節點上。以Deployment為例，傳統的做法是先將相同地區的計算節點設定成相同的標籤，然後建立多個Deployment，不同Deployment通過NodeSelectors選定不同的標籤，從而實現將相同的應用部署到不同地區的需求。

隨著地區分布越來越多，以及不同地區對應用的差異化需求，營運變得越來越複雜，具體表現在以下幾個方面：

更新繁瑣：當應用版本更新時，需要手動修改所有Deployment以保持應用在各地區的一致性，降低了更新效率。

管理複雜：隨著管理地區的增多，需要人工地對不同地區的Deployment進行區分和維護，增加了營運工作量。

配置冗餘：多個地區的Deployment配置高度相似，導致組態管理繁瑣且易出錯。

應用集管理方案

應用集（YurtAppSet）是Container Service Edge 版提供的功能，旨在簡化邊緣計算情境下分散部署的複雜性。通過更上層的抽象，對多個工作負載（Workload資源，如Deployment）進行統一管理，比如建立、更新和刪除等操作。

YurtAppSet提供以下能力，可以協助您有效解決傳統方案的更新效率低、管理複雜和配置冗餘等問題，提高營運效率和應用部署的靈活性。

workloadTemplate：統一模板定義
YurtAppSet允許您通過單一的workloadTemplate定義來統一管理位於多個地區的工作負載。這種方式不僅減少了重複的部署配置，還可以讓大量操作如建立、更新和刪除變得更加高效和一致。
nodepoolSelector：自動化部署
YurtAppSet通過nodepoolSelector機制靈活選擇目標節點池，實現了與節點池動態變化的同步。隨著新節點池的建立或現有節點池的移除，nodepoolSelector將自動識別並匹配最新的合適節點池進行Workload分發部署，協助您減輕營運負擔。
workloadTweaks：地區差異化定製配置
當地區間的應用需求存在差異時，YurtAppSet提供了workloadTweaks功能，允許對特定地區的Workload進行定製化調整，從而滿足各地區的特定要求，您無需獨立管理或更新每個Workload。

建立應用集執行個體

ACK Edge叢集為1.26及之後版本時，使用YurtAppSet部署。
ACK Edge叢集為1.26之前版本時，使用UnitedDeployment部署。

1.26及之後版本

建立一個Workload模板為Deployment的YurtAppSet應用集執行個體。

完整的YAML樣本模板如下：

apiVersion: apps.openyurt.io/v1beta1
kind: YurtAppSet
metadata:
  name: example
  namespace: default
spec:
  revisionHistoryLimit: 5
  pools:
  - np1xxxxxx
  - np2xxxxxx
  nodepoolSelector:
    matchLabels:
      yurtappset.openyurt.io/type: "nginx"
  workload:
    workloadTemplate:
      deploymentTemplate:
        metadata:
          labels:
            app: example
        spec:
          replicas: 2
          selector:
            matchLabels:
              app: example
          template:
            metadata:
              labels:
                app: example
            spec:
              containers:
              - image: nginx:1.19.1
                imagePullPolicy: Always
                name: nginx
    workloadTweaks:
    - pools:
      - np2xxxxxx
      tweaks:
        replicas: 3
        containerImages:
        - name: nginx
          targetImage: nginx:1.20.1
        patches:
        - path: /metadata/labels/test
          operation: add
          value: test

相關欄位的解釋如下表所示：

欄位	含義	是否必選
spec.pools	指定需要部署應用的節點池名稱列表（slice類型，推薦優先使用nodepoolSelector指定nodepool）。	否
spec.nodepoolSelector	通過labelSelector選擇需要部署應用的節點池（當與pools同時指定時，取並集）。	否
spec.workload.workloadTemplate	指定管理的Workload模板，目前支援`deploymentTemplate`和`statefulSetTemplate`模板。	是
spec.workload.workloadTweaks	指定對Workload的定製修改。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].pools	指定該項修改應用在哪些節點池上（slice類型）。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].nodepoolSelector	通過labelSelector選擇哪些節點池將會被修改。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.replicas	指定被修改的workload的replicas數。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.containerImages	指定被修改的workload的容器鏡像。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.patches	通過patch欄位可以修改workloadTemplate的任意欄位。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].path	指定需要修改的欄位在workloadTemplate中的路徑。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].operation	指定需要在path上執行的操作（目前支援：add/remove/replace）。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].value	指定修改後的最新取值（只對add/replace操作生效）。	否
status.conditions	表示YurtAppSet目前狀態，包括節點池選中狀態、workload狀態等。
status.readyWorkloads	表示YurtAppSet當前管理的workload中，所有副本都ready的workload數量。
status.updatedWorkloads	表示YurtAppSet當前管理的workload中，所有副本都已經更新到最新版本的workload數量。
status.totalWorkloads	表示YurtAppSet當前管理的workload數量。

1.26之前版本

建立一個Workload模板為Deployment的UnitedDeployment部署執行個體。

完整的YAML樣本模板如下：

apiVersion: apps.openyurt.io/v1alpha1
kind: UnitedDeployment
metadata:
  name: example 
  namespace: default
spec:
  revisionHistoryLimit: 5
  selector:
    matchLabels:
      app: example 
  workloadTemplate:
    deploymentTemplate:
      metadata:
        creationTimestamp: null
        labels:
          app: example 
      spec:  
        replicas: 2
        selector:
          matchLabels:
            app: example 
        template:
          metadata:
            creationTimestamp: null
            labels:
              app: example 
          spec:
            containers:
            - image: nginx:1.19.3
              imagePullPolicy: Always
              name: nginx
            dnsPolicy: ClusterFirst
            restartPolicy: Always
  topology:
    pools:
    - name: cloud
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - np4b9781c40f0e46c581b2cf2b6160****
      replicas: 2
    - name: edge
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - np47832359db2e4843aa13e8b76f83****
      replicas: 2
      tolerations:
      - effect: NoSchedule
        key: apps.openyurt.io/taints
        operator: Exists

相關欄位的解釋如下表所示：

欄位	含義
spec.workloadTemplate	代表支援的Workload模板，目前節點池支援`deploymentTemplate/statefulSetTemplate`兩種模板。
spec.topology.pools	指定多個節點池。
spec.topology.pools[*].name	節點池的名稱。
spec.topology.pools[*].nodeSelectorTerm	節點池的主機親和性配置若需與節點池NodePool相對應，Key使用`apps.openyurt.io/nodepool`，Values使用節點池ID。說明您可以在節點池頁面，在對應雲端和邊緣側的節點池名稱的下方查看節點池ID。
spec.topology.pools[*].tolerations	節點池的主機容忍性配置。
spec.topology.pools[*].replicas	每個節點池下Pod的執行個體數。

如何使用應用集管理邊緣應用

應用版本升級：通過修改spec.workload.workloadTemplate中的欄位觸發升級流程，控制器把新的模板更新到各個節點池下的Workload中以觸發節點池控制器升級Pod。
應用在某地區灰階更新：通過修改spec.workload.workloadTweak[*].containerImages配置，觸發相應節點池下應用Pod的鏡像更新。
應用在某地區擴縮容：通過修改spec.workload.workloadTweak[*].replicas配置，觸發相應節點池下應用Pod的擴縮容操作。
應用需要部署到一個新的地區：新建立一個匹配spec.nodepoolSelector標籤的節點池，YurtAppSet會感知到節點池資源的變化，自動為該節點池建立一個Workload。之後將該地區的節點加入該節點池即可。
應用需要在某個地區下線：刪除對應地區的節點池，YurtAppSet會自動刪除該地區對應的Workload。