如何使用OpenKruise部署云原生应用 - 容器服务 Kubernetes 版 ACK

OpenKruise是基于Kubernetes的一个标准扩展组件，可以配合原生Kubernetes使用，高效管理应用容器、Sidecar及镜像分发等功能。本文介绍如何使用OpenKruise部署云原生应用。

前提条件

已安装Kubernetes托管版集群，且集群版本不低于1.13。具体操作，请参见创建Kubernetes托管版集群。

背景信息

OpenKruise是阿里云开源的云原生应用自动化引擎，也是阿里巴巴经济体上云全面使用的部署基座，已正式加入CNCF Sandbox。

OpenKruise包含了多种自定义Workload，用于无状态应用、有状态应用、Sidecar容器、Daemon应用等部署管理，提供了原地升级、灰度、流式、配置优先级等扩展策略。

组件架构

OpenKruise

OpenKruise是Kubernetes的一个标准扩展，所以也可以原生地部署到K8s集群当中，主要包含以下三个组件。

组件	说明
Kruise-manager	Kruise-manager是一个运行Controller和Webhook的中心组件，通过Deployment部署在kruise-system命名空间中。通过Controller以及Webhook实现原地升级及Sidecar管理等核心能力。
Kruise-daemon	通过DaemonSet部署到每个节点上，提供镜像预热及容器重启等功能。
Kruise-Rollout	Kruise-Rollout是基于Kubernetes的一个标准扩展组件，包含完整的Rollout模型定义与方案实现，满足配合应用流量和实际部署实例的金丝雀发布、蓝绿发布、A/B Testing发布，并能提供旁路的无感对接、兼容已有的多种工作负载。

使用说明

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

表 1. 常用控制器介绍

控制器	功能
CloneSet	管理无状态应用，对标Kubernetes原生Deployment。关于CloneSet的详细介绍，请参见CloneSet。资源（YAML）的字段与Deployment不完全兼容，但功能上全覆盖，并提供比Deployment更丰富的策略。
Advanced StatefulSet	管理有状态应用，对标Kubernetes原生StatefulSet。关于Advanced StatefulSet的详细介绍，请参见Advanced StatefulSet。资源（YAML）字段与原生StatefulSet完全兼容，只需要把`apiVersion`改为`apps.kruise.io/v1alpha1`，另外提供了`optional`字段来扩展发布策略（原地升级、并行发布等）。
Advanced DaemonSet	管理Daemon应用，对标Kubernetes原生DaemonSet。关于Advanced DaemonSet的详细介绍，请参见Advanced DaemonSet。资源（YAML）字段与原生DaemonSet完全兼容，只需要把`apiVersion`改为`apps.kruise.io/v1alpha1`，另外提供了`optional`字段来扩展发布策略（热升级、灰度、按Node标签灰度等）。
SidecarSet	独立管理Sidecar容器和注入。关于SidecarSet的详细介绍，请参见SidecarSet。在独立CR中定义Sidecar容器和Label Selector，OpenKruise会在所有符合Selector条件的Pod创建时注入定义好的Sidecar容器，并支持对已注入Sidecar容器做原地升级。
UnitedDeployment	管理不同区域下的多个Sub Workload，关于UnitedDeployment的详细介绍，请参见UnitedDeployment。目前支持将CloneSet、StatefulSet、Advanced StatefulSet作为Sub Workload，您可以用一个UnitedDeployment来定义不同区域中的Sub Workload部署Replicas。

以下介绍CloneSet、Advanced StatefulSet、Advanced DaemonSet与社区对标控制器的功能对比。

表 2. 与社区控制器功能对比

功能	CloneSet VS Deployment		Advanced StatefulSet VS StatefulSet		Advanced DaemonSet VS DaemonSet
功能	CloneSet	Deployment	Advanced StatefulSet	StatefulSet	Advanced DaemonSet	DaemonSet
流式扩容
指定缩容
Pod重建升级
Pod原地升级
分批灰度发布
最大可用数量
最大弹性数量
通过使用优先级策略和打散策略来自定义发布顺序
通过lifecycle hook管理Pod生命周期

安装OpenKruise

重要

安装OpenKruise前，请确保Kubernetes版本不低于1.13。如果您使用的是Kubernetes 1.13或1.14版本，必须先在kube-apiserver中打开CustomResourceWebhookConversion feature-gate。更多信息，请参见特性门控。
由于杭州仓库已不可用，您如果遇到镜像registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/openkruise/kruise-manager拉取失败，请将镜像地址调整为registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/kruise-manager进行重试。

登录容器服务管理控制台，在左侧导航栏选择集群。
在集群列表页面，单击目标集群名称，然后在左侧导航栏，选择运维管理 > 组件管理。
在组件管理页面，单击应用管理页签。在ack-kruise区域，单击安装。
在提示对话框确认组件信息后，单击确定。

使用CloneSet部署无状态应用

创建CloneSet。

创建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的结构完全一致。
    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     # 尽量使用原地升级，否则重建升级。
    maxUnavailable: 20%        # 发布过程最多20%不可用。
    inPlaceUpdateStrategy:
      gracePeriodSeconds: 3    # 每个Pod原地升级前Not Ready优雅等待时间。

type：设置升级策略，支持以下3种升级方式。
- ReCreate：控制器会删除旧Pod和PVC，然后用新版本重新创建Pod和PVC。
- InPlaceIfPossible：控制器会优先尝试原地升级Pod，如果不行再采用重建升级。
- InPlaceOnly：控制器只允许采用原地升级。
maxUnavailable：发布过程中，限制最多不可用的Pod数量，可以设置为一个绝对值或者百分比。
gracePeriodSeconds：每个Pod原地升级前Not Ready优雅等待时间。

使cloneset.yaml在ACK集群中生效。

kubectl create -f ./cloneset.yaml

预期输出：

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

查看Pod运行状态。

kubectl get pod

预期输出：

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

查看CloneSet。
```
kubectl get clone
```
预期输出：
```
NAME         DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo-clone   5         5         5               5       5       46s
```
- DESIRED：期望Pod数量（spec.replicas）。
- UPDATED：最新版本的Pod数量（status.updatedReplicas）。
- UPDATED_READY：最新版本的可用Pod数量（status.updatedReadyReplicas）。
- READY：可用Pod总量（status.readyReplicas）。
- TOTAL：实际Pod总量（status.replicas）。

使用Advanced StatefulSet部署有状态应用

创建Advanced StatefulSet。

创建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的结构完全一致。
    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   # 尽量使用原地升级，否则重建升级。
      maxUnavailable: 20%                  # 发布过程最多20%不可用。
      inPlaceUpdateStrategy:
        gracePeriodSeconds: 3              # 每个Pod原地升级前Not ready优雅等待时间。

type：设置Pod升级策略，支持以下3种方式升级。
- ReCreate：控制器会删除旧Pod和PVC，然后用新版本重新创建Pod和PVC。
- InPlaceIfPossible：控制器会优先尝试原地升级Pod，如果不行再采用重建升级。
- InPlaceOnly：控制器只允许采用原地升级。
maxUnavailable：发布过程中，限制最多不可用的Pod数量，可以设置为一个绝对值或者百分比。
gracePeriodSeconds：每个Pod原地升级前Not ready优雅等待时间。

使statefulset.yaml在ACK集群中生效。

 kubectl create -f ./statefulset.yaml

预期输出：

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

查看Pod运行状态。

kubectl get pod

预期输出：

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

查看Advanced StatefulSet。
```
kubectl get asts
```
预期输出：
```
NAME        DESIRED   CURRENT   UPDATED   READY   AGE
demo-asts   3         3         3         3       3h30m
```
- DESIRED：期望Pod数量（spec.replicas）。
- UPDATED：最新版本的Pod数量（status.updatedReplicas）。
- READY：可用Pod总量（status.readyReplicas）。
- TOTAL：实际Pod总量（status.replicas）。