关于云原生:更灵活的边缘云原生运维OpenYurt-单元化部署新增-Patch-特性

作者 | 张杰（冰羽）
起源 | 阿里巴巴云原生公众号

在注释开始之前，咱们先回顾一下单元化部署的概念和设计理念。在边缘计算场景下，计算节点具备很显著的地区散布属性，雷同的利用可能须要部署在不同地区下的计算节点上。以 Deployment 为例，如下图所示，传统的做法是先将雷同地区的计算节点设置成雷同的标签，而后创立多个 Deployment，不同 Deployment 通过 NodeSelectors 选定不同的标签，从而实现将雷同的利用部署到不同地区的需要。

然而随着地区散布越来越多，使得运维变得越来越简单，具体表现在以下几个方面：

当镜像版本升级，须要批改大量相干的 Deployment 的镜像版本配置。
须要自定义 Deployment 的命名标准来表明雷同的利用。
短少一个更高的视角对这些 Deployment 进行对立治理和运维。运维的复杂性随着利用和地区散布增多呈现线性增长。

基于以上需要和问题，openyurt 的 yurt-app-manager 组件提供的单元化部署（UnitedDeployment）通过更上档次的形象，对这些子的 Deployment 进行对立治理：主动创立 / 更新 / 删除，从而大幅简化了运维复杂度的问题。

yurt-app-manager 组件：
https://github.com/openyurtio/yurt-app-manager

如下图所示：

单元化部署（UnitedDeployment）对这些 Workload 进行了更高层次的形象，UnitedDeployment 蕴含两个次要配置：WorkloadTemplate 和 Pools。workloadTemplate 格局能够是Deployment 也能够是Statefulset。Pools 是一个列表，每个列表都有一个 Pool 的配置，每个 Pool 都有它的 name、replicas 和 nodeSelector 配置。通过 nodeSelector 能够抉择一组机器，因而在边缘场景下 Pool 咱们能够简略的认为它代表了某个地区下的一组机器。应用WorkloadTemplate + Pools 的定义，咱们能够很容易的将一个 Deployment 或者 Statefulset 利用散发到不同的地区中去。

上面是一个具体的 UnitedDeployment 例子：

apiVersion: apps.openyurt.io/v1alpha1
kind: UnitedDeployment
metadata:
  name: test
  namespace: default
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: test
  workloadTemplate:
    deploymentTemplate:
      metadata:
        labels:
          app: test
      spec:
        selector:
          matchLabels:
            app: test
        template:
          metadata:
            labels:
              app: test
          spec:
            containers:
            - image: nginx:1.18.0
              imagePullPolicy: Always
              name: nginx
  topology:
    pools:
    - name: beijing
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - beijing
      replicas: 1
    - name: hangzhou
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - hangzhou
      replicas: 2

UnitedDeployment 控制器的具体逻辑如下：

用户定义了一个 UnitedDeployment CR , CR 里定义了一个 DeploymentTemplate 和两个 Pool。

其中 DeploymentTemplate 格局为一个 Deployment 格局定义，本例子中应用的 Image 为 nginx:1.18.0。
Pool1 的 name 为 beijing, replicas=1，nodeSelector 为 apps.openyurt.io/nodepool=beijing。代表 UnitedDeployment 控制器将要创立一个子的 Deployment，replicas 为 1，nodeSelector 为 apps.openyurt.io/nodepool=beijing，其余的配置继承自 DeploymentTemplate 配置。
Pool2 的 name 为 hangzhou,replicas=2, nodeSelector 为 apps.openyurt.io/nodepool=hangzhou，代表 UnitedDeployment 控制器将要创立一个子的 Deployment，replicas 为 2，nodeSelector 为 apps.openyurt.io/nodepool=hangzhou，其余的配置继承自 DeploymentTemplate 配置。

UnitedDeployment 控制器检测到 name 为 test 的 UnitedDeployment CR 实例被创立后，会首先依据 DeploymentTemplate 里的配置生成一个 Deployment 的模板对象，依据 Pool1 和 Pool2 的配置和 Deployment 的模板对象，别离生成 name 前缀为 test-hangzhou- 和 test-beijing- 的两个 deployment 资源对象，这两个 Deployment 资源对象有本人的 nodeselector 和 replica 配置。这样通过应用 workloadTemplate+Pools 的模式，能够将 workload 散发到不同的地区，而无需用户保护大量的 Deployment 资源。

UnitedDeployment 通过一个单元化部署实例就能够主动保护多个 Deployment 或者 Statefulset 资源，每个 Deployment 或者 Statefulset 资源都遵循对立的命名标准。同时还能实现 Name、NodeSelectors 和 Replicas 等的差异化配置。能极大地简化用户在边缘场景下的运维复杂度。

UnitedDeployment 能满足用户的大部分需要，然而在咱们进行推广和客户落地以及在与社区同学探讨的过程中，逐步发现在一些非凡场景下，UnitedDeployment 提供的性能还显得有点有余，例如如下场景：

利用镜像降级时候，用户打算先在在某个节点池中做验证，如果验证胜利，再在所有节点池中全量更新公布。
为了放慢镜像拉取速度，用户可能在不同节点池中搭建本人的公有镜像仓库，因而同一个利用在每个节点池下的镜像名会不一样。
不同的节点池下服务器数量，规格，以及业务拜访压力不统一，因而同一个利用在不同节点池下 pod 的 cpu，内存等配置会不一样。
同一个利用在不同节点池下可能会应用不同的 configmap 资源。

这些需要促使了 UnitedDeployment 须要提供针对每个 Pool 做一些个性化配置的性能，容许用户依据不同节点池下的理论状况做一些个性化的配置，比方镜像、pod 的 request 和 limit 等等。为了最大化的提供灵活性，通过探讨咱们决定在 Pool 里减少 Patch 的字段，容许用户自定义 Patch 内容，然而须要遵循 Kubernetes 的 strategic merge patch 标准，其行为与咱们罕用的 kubectl patch 有点相似。

pool 里新增 patch，示例如下：

    pools:
    - name: beijing
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - beijing
      replicas: 1          
      patch:
        spec:
          template:
            spec:
              containers:
              - image: nginx:1.19.3
                name: nginx

patch 里定义的内容，须要遵循 Kubernetes 的 strategic merge patch 标准，如果用过 kubectl patch 的同学就很容易的晓得 patch 内容如何书写，具体能够参照应用 kubectl patch 更新 Kubernetest api 对象。
接下来咱们演示一下 UnitedDeployment patch 的应用。

提供一个 K8s 集群或者 OpenYurt 集群，集群里至多 2 台节点。一台节点 label 为：apps.openyurt.io/nodepool=beiing, 另一台节点 label 为：apps.openyurt.io/nodepool=hangzhou。
集群里须要装置 yurt-app-manager 组件。

yurt-app-manager 组件：
https://github.com/openyurtio/yurt-app-manager

cat <<EOF | kubectl apply -f -

apiVersion: apps.openyurt.io/v1alpha1
kind: UnitedDeployment
metadata:
  name: test
  namespace: default
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: test
  workloadTemplate:
    deploymentTemplate:
      metadata:
        labels:
          app: test
      spec:
        selector:
          matchLabels:
            app: test
        template:
          metadata:
            labels:
              app: test
          spec:
            containers:
            - image: nginx:1.18.0
              imagePullPolicy: Always
              name: nginx
  topology:
    pools:
    - name: beijing
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - beijing
      replicas: 1
    - name: hangzhou
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - hangzhou
      replicas: 2              
EOF

实例中 workloadTemplate 应用了 Deployment 模板，其中 name 为 nginx 的镜像为 nginx:1.18.0。同时拓扑里定义了两个 pool：beijing 和 hangzhou，replicas 数目别离为 1 和 2。

# kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
test-beijing-rk8g8    1/1     1            1           6m4s
test-hangzhou-kfhvj   2/2     2            2           6m4s

能够看到 yurt-app-manager 控制器创立了两个 Deployment，散布对应 beijing 和 hangzhou 的 pool，Deployment 的命名标准以 {UnitedDeployment name}-{pool name} 为前缀。查看这两个 Deployment 配置咱们能够发现，Replicas 和 Nodeselector 继承了对应的每个 Pool 的配置，而其余的配置则继承了 workloadTemplate 模板的配置。

# kubectl get pod
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-beijing-rk8g8-5df688fbc5-ssffj    1/1     Running   0          3m36s
test-hangzhou-kfhvj-86d7c64899-2fqdj   1/1     Running   0          3m36s
test-hangzhou-kfhvj-86d7c64899-8vxqk   1/1     Running   0          3m36s

能够看到创立了 1 个 name 前缀为 test-beijing 的 pod，2 个 name 前缀为 test-hangzhou 的 pod。

应用 kubectl edit ud test 命令为 beijing 的 pool 减少 patch 字段，patch 里的内容是批改 name 为 nginx 的 container 镜像版本为：nginx:1.19.3。

格局如下：

    - name: beijing
      nodeSelectorTerm:
        matchExpressions:
        - key: apps.openyurt.io/nodepool
          operator: In
          values:
          - beijing
      replicas: 1
      patch:
        spec:
          template:
            spec:
              containers:
              - image: nginx:1.19.3
                name: nginx

从新查看前缀为 test-beijing 的 Deployment，能够看到 container 的镜像配置曾经变成了 1.19.3。

 kubectl get deployments  test-beijing-rk8g8 -o yaml

通过 UnitedDeployment 的 workloadTemplate + Pools 的模式，能够将 workload 通过继承的模板的形式疾速散发到不同的地区。在加上 Pool 的 patch 能力，在继承模板的配置的同时还能提供更灵便的差异化配置，基本上曾经能够满足大部分客户在边缘场景下非凡的需要。

如果您对于 OpenYurt 有任何疑难，欢送应用钉钉搜寻群号（31993519）退出钉钉交换群。

关于云原生:更灵活的边缘云原生运维OpenYurt-单元化部署新增-Patch-特性

背景

UnitedDeployment 所解决的问题

新的需要

个性演示

1. 环境筹备

2. 创立 UnitedDeployment 实例

3. 查看 UnitedDeployment 创立的 Deployment

4. 查看对应创立的 Pod

5. 应用 patch 能力做差异化配置

6. 查看 Deploy 实例配置

总结

Just My Socks（注册教程内含优惠码）

关于云原生:更灵活的边缘云原生运维OpenYurt-单元化部署新增-Patch-特性

背景

UnitedDeployment 所解决的问题

新的需要

个性演示

1. 环境筹备

2. 创立 UnitedDeployment 实例

3. 查看 UnitedDeployment 创立的 Deployment

4. 查看对应创立的 Pod

5. 应用 patch 能力做差异化配置

6. 查看 Deploy 实例配置

总结

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