OpenKruise是Kubernetes的一个标准扩展，可以配合原生Kubernetes使用。OpenKruise核心在于自动化，从不同维度解决Kubernetes上应用的自动化，包括部署、升级、弹性扩缩容等。本文介绍如何使用OpenKruise部署云原生应用。

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。

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 推荐指数
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。

 推荐指数：✩✩✩✩✩
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）。

推荐指数：✩✩✩✩
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）。

推荐指数：✩✩✩✩
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。

 推荐指数：✩✩✩✩
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。

推荐指数：✩✩✩

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

安装OpenKruise

您可以通过ACK应用目录和Helm Chart安装OpenKruise，推荐使用Helm Chart安装OpenKruise。以下为两种安装方式对比：
注意 安装OpenKruise前，请确保Kubernetes版本≥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CustomResourceWebhookConversionfeature-gate。
  • 通过ACK应用目录安装：一键安装，无需使用Helm命令行工具，后续只能通过执行helm upgrade命令，升级OpenKruise版本。
  • 通过Helm Chart安装：适用于所有原生Kubernetes集群，可自主管理版本、配置参数，但是需要命令行操作。

通过ACK应用目录安装OpenKruise

  1. 登录容器服务管理控制台。
  2. 在控制台左侧导航栏中，选择市场 > 应用目录。
  3. 在阿里云应用页签下单击应用管理，然后选择ack-kruise。
  4. 在应用目录 - ack-kruise页面创建区域，选择安装的集群和命名空间设置发布名称，然后单击创建。

通过Helm Chart安装OpenKruise

  1. 安装Helm命令行工具。关于Helm工具的下载地址，请参见Helm Release。
    说明 请确保安装的Helm命令行工具的版本≥3.1.0。
  2. 安装OpenKruise。
    说明 如果您需要对OpenKruise进行特殊配置，请参见安装OpenKruise。
    • 如果您使用的是Kubernetes 1.13或1.14版本，执行以下命令安装OpenKruise。
      # Kubernetes 1.13或1.14版本
helm install kruise https://github.com/openkruise/kruise/releases/download/v0.7.0/kruise-chart.tgz --disable-openapi-validation
    • 如果您使用的是Kubernetes 1.15及以上版本，执行以下命令安装OpenKruise。
      # Kubernetes 1.15和更新的版本
helm install kruise https://github.com/openkruise/kruise/releases/download/v0.7.0/kruise-chart.tgz

使用CloneSet部署无状态应用

  1. 创建CloneSet。
    1. 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:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - guestbook
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
            weight: 100
      containers:
      - name: guestbook
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/kruise-test/guestbook:v1
        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。
    2. 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
  2. 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
  3. 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

  1. 创建Advanced StatefulSet。
    1. 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:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - guestbook-sts
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
            weight: 100
      containers:
      - name: guestbook
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/kruise-test/guestbook:v1
        env:
        - name: test
          value: foo
        volumeMounts:
        - name: log-volume
          mountPath: /var/log
      readinessGates:
      - conditionType: InPlaceUpdateReady
      volumes:
      - name: log-volume
        emptyDir: {}
  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。
    2. 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
  2. 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
  3. 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）。