OpenKruise 阿里加持云原生的利器

一、背景

如何在 Kubernetes 集群中部署节点组件呢?相信大家对 DaemonSet 并不陌生,它能够帮助我们将定义好的 Pod 部署到所有符合条件的 Node 上,这大大减轻了过去我们维护节点上各类守护进程的痛苦。

在阿里巴巴内部的云原生环境中,存在不少网络、存储、GPU、监控等等相关的节点组件都是通过 DaemonSet 部署管理的。但是随着近两年 Kubernetes 集群规模越来越大,所有核心业务逐渐全量上云原生之后,我们越发感受到原生 DaemonSet 很难满足大规模、高可用的复杂场景需求。

大家可以理解为原生的 DaemonSet 确实解决了 0 -> 1 的问题,避免了直接管理 Node 上各类软件包和守护进程的难题,能做到用一致化的 Pod 来部署节点组件。但是在部署之后呢?我们面临的是 1 -> N 的不断迭代升级的问题了,而在升级能力方面,原生 DaemonSet 做的实在有些敷衍了事的感觉。

二、由来

相信多数人使用 DaemonSet 基本都是默认的 RollingUpdate 滚动升级,这本身是没问题的,问题就在于滚动升级时只支持了 maxUnavailable 一个策略,这就让我们很难接受了。目前阿里巴巴内的 Kubernetes 不少已经做到单集群上万节点,这些节点可能有不同的机型、拓扑、核心程度、内核版本等等,而 DaemonSet 升级也覆盖到这上万节点上的 daemon Pod、涉及所有节点上的应用 Pod。

面对如此复杂和规模化的环境,原生 DaemonSet 没有灰度、没有分批、没有暂停、没有优先级,仅仅用一个 maxUnavailable 策略显然是无法满足的。要知道 daemon Pod 即使配置了 readinessProbe 往往也只能检查容器内进程是否启动运行,而对于进程的运行情况很难考量。

因此,即使 DaemonSet 发布了一个代码有 bug 的版本,只要进程能正常启动则 maxUnavailable 策略就无法保护,DaemonSet 会一直发布下去;如果升级开始了一段时间后才发现问题,那此时很可能故障范围就已经覆盖到整个集群了。

三 什么是OpenKruise

Kruise 是 cruise的谐音,'k' for Kubernetes. 字面意义巡航,豪华游艇。寓意Kubernetes上应用的自动巡航,满载阿里巴巴多年应用部署管理经验。

Kruise 的目标是automate everything on Kubernetes ! Kruise 项目源自于阿里巴巴经济体应用过去多年的大规模应用部署、发布与管理的最佳实践,源于容器平台团队对集团应用规模化运维,规模化建站的能力,源于阿里云Kubernetes服务数千客户的需求沉淀。Kruise 借力于云原生社区,集成阿里巴巴云原生实践之精华,反哺社区,指引业界云原生化最佳实践,少走弯路。

四、OpenKruise 核心特性

OpenKruise 是 Kubernetes 的一个标准扩展,它可以配合原生 Kubernetes 使用,并为管理应用容器、sidecar、镜像分发等方面提供更加强大和高效的能力。

核心功能

  • 原地升级

原地升级是一种可以避免删除、新建 Pod 的升级镜像能力。它比原生 Deployment/StatefulSet 的重建 Pod 升级更快、更高效,并且避免对 Pod 中其他不需要更新的容器造成干扰。

  • Sidecar 管理

支持在一个单独的 CR 中定义 sidecar 容器,OpenKruise 能够帮你把这些 Sidecar 容器注入到所有符合条件的 Pod 中。这个过程和 Istio 的注入很相似,但是你可以管理任意你关心的 Sidecar。

  • 跨多可用区部署

定义一个跨多个可用区的全局 workload,容器,OpenKruise 会帮你在每个可用区创建一个对应的下属 workload。你可以统一管理他们的副本数、版本、甚至针对不同可用区采用不同的发布策略。

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CRD 列表

  • CloneSet

提供更加高效、确定可控的应用管理和部署能力,支持优雅原地升级、指定删除、发布顺序可配置、并行/灰度发布等丰富的策略,可以满足更多样化的应用场景。

  • Advanced StatefulSet

基于原生 StatefulSet 之上的增强版本,默认行为与原生完全一致,在此之外提供了原地升级、并行发布(最大不可用)、发布暂停等功能。


OpenKruise 阿里加持云原生的利器_第1张图片
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  • SidecarSet

对 sidecar 容器做统一管理,在满足 selector 条件的 Pod 中注入指定的 sidecar 容器。


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  • UnitedDeployment

通过多个 subset workload 将应用部署到多个可用区。

  • BroadcastJob

配置一个 job,在集群中所有满足条件的 Node 上都跑一个 Pod 任务。


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  • Advanced DaemonSet

基于原生 DaemonSet 之上的增强版本,默认行为与原生一致,在此之外提供了灰度分批、按 Node label 选择、暂停、热升级等发布策略。


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五、未来规划Roadmap

Kruise 核心在于自动化,我们将从不同维度解决 Kubernetes之上应用的自动化,包括,部署,升级,弹性扩缩容,Qos调节,健康检查,迁移修复等等。此次Kruise开源的内容主要在应用部署,升级方面,即一套增强版controller组件用于应用的部署和级和运维。后续,Kruise会依次开源智能化的弹性扩缩容组件,以及应用Qos自调节能力的组件等。

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