作者 | 酒祝 阿里云技术专家
导读:OpenKruise 是阿里云开源的大规模应用自动化管理引擎,在功能上对标了 Kubernetes 原生的 Deployment/StatefulSet 等控制器,但 OpenKruise 提供了更多的增强功能如 优雅原地升级、发布优先级/打散策略、多可用区 workload 抽象管理、统一 sidecar 容器注入管理等,都是经历了阿里巴巴超大规模应用场景打磨出的核心能力。这些 feature 帮助我们应对更加多样化的部署环境和需求、为集群维护者和应用开发者带来更加灵活的部署发布组合策略。
目前在阿里巴巴内部云原生环境中,绝大部分应用都统一使用 OpenKruise 的能力做 Pod 部署、发布管理,而不少业界公司和阿里云上客户由于 K8s 原生 Deployment 等负载不能完全满足需求,也转而采用 OpenKruise 作为应用部署载体。
背景问题
在介绍 OpenKruise 新增能力之前,我们先来看一下原生 K8s workload 所提供的发布能力:
- 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。
以上这些策略在测试环境或是小场景下尚且可行,但其实无法完全满足大规模的应用场景。比方说:
- 首先,Deployment 不支持灰度分批发布,你想只灰度升级其中 20% 的 Pod 做验证?抱歉做不到啊,用户只能设置小一些的 maxUnavailable 等着它全部发完,或者发布出现问题紧急 pause 暂停;
- StatefulSet 确实支持灰度分批(partition),但目前是只能一个一个 Pod 来升级。如果 replicas 总数有个几百上千的量,那么一次发布可能要等到天黑。
v0.5.0 新增功能
这里我们只针对 v0.5.0 版本 CloneSet 和 SidecarSet 的两个主要功能改动来介绍,有兴趣的同学可以在 Github changelog 上看到版本改动明细:https://github.com/openkruise/kruise/blob/master/CHANGELOG.md 。
CloneSet 支持 maxSurge 策略
在阿里巴巴内部的云原生环境下,绝大部分无状态应用都使用 CloneSet 管理。为了应对超大规模应用的极致部署需求,我们在其中支持:
- 原地升级(发布前后 Pod 对象不变、IP 不变、volume 不变,只升级容器的镜像)
- 缩小 replicas 指定 Pod 删除
- 丰富的发布策略(流式、灰度分批、优先级、打散等)
而在今年 2 月份的 Kruise v0.4.0 版本中,我们将 CloneSet 推出到开源。CloneSet 一经发布就广受关注,目前已经有多家知名互联网公司在调研使用。
最初版本的 CloneSet 并未支持 maxSurge(先扩后缩发布),只支持了 maxUnavailable、partition 等策略。这对阿里巴巴内部的大体量应用来说不是问题,但是很多社区用户的平台上都有小规模的应用,如果不能配置先扩后缩,那么在发布阶段可能会影响到应用的可用性。
在收到社区的 issue #250 #260 反馈后,我们在 CloneSet 中新增了 maxSurge 策略的支持并于 v0.5.0 版本中提供,在此也感谢社区 fatedier shiyan2016 等成员的参与贡献和宝贵建议。至此,CloneSet 已经覆盖了 K8s 原生 workload 的所有发布策略,下图构建了 CloneSet 目前提供的发布功能:
这里暂时不对 CloneSet 的发布策略做详细说明,我们后续会有专项文章来介绍。我们只看一下新增的 maxSurge 是如何配合流式、分批发布来实现的呢?接下来我们用几个简单的例子来看一下:
- 设置 maxSurge + maxUnavailable + partition 发布:
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1 kind: CloneSet # ... spec: replicas: 5 # Pod 总数为 5 updateStrategy: maxSurge: 20% # 多扩出来 5 * 20% = 1 个 Pod (rounding up) maxUnavailable: 0 # 保证发布过程 5 - 0 = 5 个 Pod 可用 partition: 3 # 保留 3 个旧版本 Pod (只发布 5 - 3 = 2 个 Pod)
当开始发布时,CloneSet 会先根据 maxSurge 多扩出来一个 Pod,此时 Pod 总数为 6(5 个旧版,1 个新版):
$ kubectl get clone demo NAME DESIRED UPDATED UPDATED_READY READY TOTAL AGE demo 5 1 0 5 6 17m
随后,CloneSet 会在保证 maxUnavailable 的前提下逐渐把 Pod 删除、新建的方式更新,直到满足 partition=3 即剩余 3 个旧版本 Pod。此时,因为已经达到了期望的终态,CloneSet 会把新版本 Pod 删除一个,此时 Pod 总数为 5(3 个旧版,2 个新版):
$ kubectl get clone demo NAME DESIRED UPDATED UPDATED_READY READY TOTAL AGE demo 5 2 2 5 5 17m
这里可以观察一段时间,当需要继续往下发布时,再次修改 partition 为 0。然后,CloneSet 会再次根据 maxSurge 多扩出来一个 Pod,此时 Pod 总数为 6(3 个旧版,3 个新版):
$ kubectl get clone demo NAME DESIRED UPDATED UPDATED_READY READY TOTAL AGE demo 5 3 2 5 6 17m
随后,CloneSet 会在保证 maxUnavailable 的前提下逐渐把 Pod 删除、新建的方式更新,直到满足 partition=0 即所有 Pod 都升级到新版本。最后,CloneSet 会把新版本 Pod 删除一个,此时 Pod 总数为 5(5 个新版):
$ kubectl get clone demo NAME DESIRED UPDATED UPDATED_READY READY TOTAL AGE demo 5 5 5 5 5 17m
- maxSurge 配合原地升级:
CloneSet 提供了 Pod 原地升级和重建升级两种升级方式,都可以配合 maxSurge / maxUnavailable / partition 等策略来发布。
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1 kind: CloneSet # ... spec: updateStrategy: type: InPlaceIfPossible maxSurge: 20%
如果在原地升级方式下配置了 maxSurge,CloneSet 会先扩出来 maxSurge 数量的 Pod,然后对旧版本 Pod 采用 in-place 的方式来升级(更新 Pod spec 中的 image 镜像),最后在满足 partition 终态之后再清理删掉 maxSurge 数量的 Pod。
通过这种方式,既保证了发布过程的业务可用性,也尽量使 Pod 发布过程中 IP、volume 等信息不变。
SidecarSet 支持 volume 注入合并
SidecarSet 是 Kruise 提供的另一个重磅功能,不同于 CloneSet/StatefulSet 这些管理业务 Pod 的 workload,SidecarSet 是负责统一管理集群中的 sidecar 容器版本和注入。
而 v0.5.0 版本中新增的功能,就是在 sidecar 容器注入的时候,解决了 SidecarSet 和 Pod 中 volume 重复定义的冲突问题。这也是来自于一个社区 issue #254 反馈,他们使用 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。
举个例子,我们需要往集群中每个 Pod 都注入一个日志采集 sidecar 容器。但是一来我们无法让每个应用开发者都在自己的 CloneSet/Deployment 中增加这个容器的定义,二来即使在所有应用的 workload 中都加了,如果我们想要升级这个日志采集容器的镜像版本,还得更新所有应用的 workload,这样做的成本实在太高了!
而 OpenKruise 提供的 SidcarSet 正是为了解决上述这个问题。我们只需要将 sidecar 定义写到一个全局的 SidcarSet 中,不管用户用 CloneSet、Deployment、StatefulSet 等任何方式部署,扩出来的 Pod 中都会注入我们定义好的 sidecar 容器。
以日志采集为例,我们可以先定义一个 SidecarSet:
apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1 kind: SidecarSet metadata: name: log-sidecar spec: selector: matchLabels: app-type: long-term # 往所有带 long-term 标签的 Pod 中注入 containers: - name: log-collector image: xxx:latest volumeMounts: - name: log-volume mountPath: /var/log # 将 log-volume 的卷挂到 /var/log 目录,采集这个目录下的日志 volumes: - name: log-volume # 定义一个名为 log-volume 的卷 emptyDir: {}
这里大家可能会问,如果每个应用打出日志的目录路径不同,怎么办?不要急,这就是本次 volume merge 的功能所在。
这个时候,比如有一个应用 A 扩容的原始 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 # 应用自己的日志目录 volumes: - name: log-volume # 定义一个名为 log-volume 的卷 persistentVolumeClaim: claimName: pvc-xxx
那么 kruise webhook 就会将 SidecarSet 中定义的 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 # 应用自己的日志目录 - name: log-collector image: xxx:latest volumeMounts: - name: log-volume mountPath: /var/log volumes: - name: log-volume # 定义一个名为 log-volume 的卷 persistentVolumeClaim: claimName: pvc-xxx
可以看到,因为 SidecarSet 和 Pod 中定义的日志 volume 名字都叫 log-volume,那么在注入的时候就会以 Pod 中定义的 volume 为准。比如这里 Pod 中的 volume 采用了 pvc 的方式来挂载 pv,那么注入 sidecar 后,同样会把这个卷挂到 sidecar 容器中的 /var/log 目录下,然后执行日志采集即可。
这样以 SidecarSet 的方式管理 sidecar 容器,既和应用部署发布做了解耦,也同样可以和应用容器共享 volume 卷,来实现日志采集、监控等相关 sidecar 功能。
总结
本次 v0.5.0 版本的升级,主要带来了应用无损发布和 sidecar 容器管理上更加便捷的能力。
后续 OpenKruise 还会持续在应用部署/发布能力上做出更深的优化,我们也欢迎更多的同学参与到 OpenKruise 社区来,共同建设一个场景更加丰富、完善的 K8s 应用管理、交付扩展能力,能够面向更加规模化、复杂化、极致性能的场景。
“阿里巴巴云原生关注微服务、Serverless、容器、Service Mesh 等技术领域、聚焦云原生流行技术趋势、云原生大规模的落地实践,做最懂云原生开发者的公众号。”
登录后评论
立即登录 注册