使用YurtAppSet实现边缘应用在多个节点池的统一部署与管理-容器服务 Kubernetes 版 ACK-阿里云

在ACK Edge集群中，您可以使用应用集（YurtAppSet）将应用便捷地部署到多个节点池中。YurtAppSet提供了灵活的响应机制以感知节点池标签的变化，从而能够统一管理多个节点池的工作负载配置，如实例数量和软件版本等。本文将介绍如何使用YurtAppSet来高效地管理和部署ACK Edge集群的应用。

背景信息

传统方案

在边缘计算场景下，计算节点具有很明显的地域分布属性，相同的应用可能需要部署在不同地域下的计算节点上。以Deployment为例，传统的做法是先将相同地域的计算节点设置成相同的标签，然后创建多个Deployment，不同Deployment通过NodeSelectors选定不同的标签，从而实现将相同的应用部署到不同地域的需求。

随着地域分布越来越多，以及不同地域对应用的差异化需求，运维变得越来越复杂，具体表现在以下几个方面：

更新繁琐：当应用版本更新时，需要手动修改所有Deployment以保持应用在各地域的一致性，降低了更新效率。

管理复杂：随着管理地域的增多，需要人工地对不同地域的Deployment进行区分和维护，增加了运维工作量。

配置冗余：多个地域的Deployment配置高度相似，导致配置管理繁琐且易出错。

应用集管理方案

应用集（YurtAppSet）是容器服务 Edge 版提供的功能，旨在简化边缘计算场景下分散部署的复杂性。通过更上层的抽象，对多个工作负载（Workload资源，如Deployment）进行统一管理，比如创建、更新和删除等操作。

YurtAppSet提供以下能力，可以帮助您有效解决传统方案的更新效率低、管理复杂和配置冗余等问题，提高运维效率和应用部署的灵活性。

workloadTemplate：统一模板定义
YurtAppSet允许您通过单一的workloadTemplate定义来统一管理位于多个地域的工作负载。这种方式不仅减少了重复的部署配置，还可以让批量操作如创建、更新和删除变得更加高效和一致。
nodepoolSelector：自动化部署
YurtAppSet通过nodepoolSelector机制灵活选择目标节点池，实现了与节点池动态变化的同步。随着新节点池的创建或现有节点池的移除，nodepoolSelector将自动识别并匹配最新的合适节点池进行Workload分发部署，帮助您减轻运维负担。
workloadTweaks：地域差异化定制配置
当地域间的应用需求存在差异时，YurtAppSet提供了workloadTweaks功能，允许对特定区域的Workload进行定制化调整，从而满足各地域的特定要求，您无需独立管理或更新每个Workload。

创建应用集实例

ACK Edge集群为1.26及之后版本时，使用YurtAppSet部署。
ACK Edge集群为1.26之前版本时，使用UnitedDeployment部署。

1.26及之后版本

创建一个Workload模板为Deployment的YurtAppSet应用集实例。

完整的YAML示例模板如下：

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

相关字段的解释如下表所示：

字段	含义	是否必选
spec.pools	指定需要部署应用的节点池名称列表（slice类型，推荐优先使用nodepoolSelector指定nodepool）。	否
spec.nodepoolSelector	通过labelSelector选择需要部署应用的节点池（当与pools同时指定时，取并集）。 `nodepoolSelector` 通过匹配 `NodePool` 资源的标签（metadata.Labels）来选择节点池。如需修改这些标签，请在集群控制台的自定义资源页面，找到并编辑相应 `NodePool` 的YAML。	否
spec.workload.workloadTemplate	指定管理的Workload模板，目前支持`deploymentTemplate`和`statefulSetTemplate`模板。	是
spec.workload.workloadTweaks	指定对Workload的定制修改。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].pools	指定该项修改应用在哪些节点池上（slice类型）。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].nodepoolSelector	通过labelSelector选择哪些节点池将会被修改。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.replicas	指定被修改的workload的replicas数。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.containerImages	指定被修改的workload的容器镜像。	否
spec.workload.workloadTweaks[*].tweaks.patches	通过patch字段可以修改workloadTemplate的任意字段。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].path	指定需要修改的字段在workloadTemplate中的路径。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].operation	指定需要在path上执行的操作（目前支持：add/remove/replace）。	否
spec.workload.workloadTweaks[].tweaks.patches[].value	指定修改后的最新取值（只对add/replace操作生效）。	否
status.conditions	表示YurtAppSet当前状态，包括节点池选中状态、workload状态等。
status.readyWorkloads	表示YurtAppSet当前管理的workload中，所有副本都ready的workload数量。
status.updatedWorkloads	表示YurtAppSet当前管理的workload中，所有副本都已经更新到最新版本的workload数量。
status.totalWorkloads	表示YurtAppSet当前管理的workload数量。

1.26之前版本

创建一个Workload模板为Deployment的UnitedDeployment部署实例。

完整的YAML示例模板如下：

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

如何使用应用集管理边缘应用

应用版本升级：通过修改spec.workload.workloadTemplate中的字段触发升级流程，控制器把新的模板更新到各个节点池下的Workload中以触发节点池控制器升级Pod。
应用在某地域灰度更新：通过修改spec.workload.workloadTweak[*].containerImages配置，触发相应节点池下应用Pod的镜像更新。
应用在某地域扩缩容：通过修改spec.workload.workloadTweak[*].replicas配置，触发相应节点池下应用Pod的扩缩容操作。
应用需要部署到一个新的地域：新创建一个匹配spec.nodepoolSelector标签的节点池，YurtAppSet会感知到节点池资源的变化，自动为该节点池创建一个Workload。之后将该地域的节点加入该节点池即可。
应用需要在某个地域下线：删除对应地域的节点池，YurtAppSet会自动删除该地域对应的Workload。

字段	含义
spec.workloadTemplate	代表支持的Workload模板，目前节点池支持`deploymentTemplate/statefulSetTemplate`两种模板。
spec.topology.pools	指定多个节点池。
spec.topology.pools[*].name	节点池的名称。
spec.topology.pools[*].nodeSelectorTerm	节点池的主机亲和性配置若需与节点池NodePool相对应，Key使用`apps.openyurt.io/nodepool`，Values使用节点池ID。说明您可以在节点池页面，在对应云端和边缘侧的节点池名称的下方查看节点池ID。
spec.topology.pools[*].tolerations	节点池的主机容忍性配置。
spec.topology.pools[*].replicas	每个节点池下Pod的实例数。