How to use OpenKruise to deploy cloud-native applications - Container Service for Kubernetes

OpenKruise extiende Kubernetes nativo con capacidades avanzadas de gestión de cargas de trabajo que la API nativa de Kubernetes no admite, como actualizaciones de pods en el lugar, inyección independiente de sidecars y preobtención de imágenes. Este documento explica cómo instalar OpenKruise en un clúster de ACK y desplegar aplicaciones mediante CloneSet y Advanced StatefulSet.

Requisitos previos

Antes de empezar, asegúrese de contar con:

Un ACK managed cluster

Funcionamiento de OpenKruise

OpenKruise es un motor de automatización de aplicaciones nativas de la nube y de código abierto desarrollado por Alibaba Cloud. Es miembro del Sandbox de la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) y se ejecuta de forma nativa dentro de los clústeres de Kubernetes como una extensión estándar.

OpenKruise consta de tres componentes:

Componente	Descripción
Kruise-manager	Plano de control central, desplegado como un Deployment en el namespace `kruise-system`. Ejecuta controladores y webhooks que implementan funciones como actualizaciones en el lugar y gestión de sidecars.
Kruise-daemon	Se despliega como un DaemonSet en cada nodo. Gestiona operaciones a nivel de nodo, incluida la preobtención de imágenes y el reinicio de contenedores.
Kruise-Rollout	Extensión independiente que añade un modelo completo de Rollout a Kubernetes. Admite versiones canary, despliegues blue-green y versiones de pruebas A/B coordinadas con tráfico en vivo e instancias en ejecución.

OpenKruise architecture

Controladores

OpenKruise proporciona cinco controladores de cargas de trabajo. Cada uno es un superconjunto de su equivalente nativo en Kubernetes:

Controlador	Equivalente nativo	Compatibilidad con YAML	Capacidades clave
CloneSet	Deployment	No totalmente compatible	Actualizaciones en el lugar, reducción de escala dirigida, expansión de escala en flujo, versiones por fases
Advanced StatefulSet	StatefulSet	Totalmente compatible: solo cambie `apiVersion`	Actualizaciones en el lugar, gestión paralela de pods, versiones por fases
Advanced DaemonSet	DaemonSet	Totalmente compatible: solo cambie `apiVersion`	Actualizaciones en caliente, versiones por fases, orden de versión basado en etiquetas de nodo
SidecarSet	N/A	Recurso personalizado independiente	Gestión independiente del ciclo de vida de sidecars, inyección automática, actualizaciones de sidecars en el lugar
UnitedDeployment	N/A	Recurso personalizado independiente	Gestión de subcargas de trabajo multirregión en CloneSet, StatefulSet y Advanced StatefulSet

Estrategias de actualización

Los controladores de OpenKruise admiten tres estrategias de actualización:

Estrategia	Comportamiento	Cuándo utilizarla
`ReCreate`	Elimina los pods antiguos y las PersistentVolumeClaims (PVC), y luego crea otros nuevos	Comportamiento predeterminado de Kubernetes; utilícela cuando no sea necesario conservar la identidad del pod
`InPlaceIfPossible`	Intenta primero una actualización en el lugar; recurre a la recreación si el cambio no se puede aplicar en el lugar	Recomendada para la mayoría de las cargas de trabajo de producción
`InPlaceOnly`	Siempre realiza actualizaciones en el lugar; rechaza cambios que requieran la recreación del pod	Utilícela cuando la IP, el nombre y el nodo del pod deban permanecer sin cambios

¿Por qué elegir actualizaciones en el lugar?

Las actualizaciones continuas estándar de Kubernetes recrean los pods, lo que implica que cambian el nombre del pod, la dirección IP y el nodo host. Una actualización en el lugar modifica directamente el pod en ejecución:

Sin reprogramación: el pod permanece en el mismo nodo
Descargas de imágenes más rápidas: la mayoría de las capas de la imagen ya están almacenadas en caché en el nodo
Los demás contenedores del pod no se ven afectados durante la actualización

Instalación de OpenKruise

Inicie sesión en la consola de ACK. En el panel de navegación izquierdo, haga clic en Clusters.
En la página Clusters, haga clic en el nombre del clúster que desea gestionar. En el panel de navegación izquierdo, haga clic en Add-ons.
En la página Add-ons, haga clic en la pestaña Applications. En la sección ack-kruise, haga clic en Install.
En el cuadro de diálogo Install Ack-kruise, confirme la información del componente y haga clic en OK.

Despliegue de una aplicación sin estado con CloneSet

CloneSet gestiona aplicaciones sin estado y proporciona todas las capacidades de Deployment, además de políticas avanzadas como actualizaciones en el lugar y eliminación dirigida de pods.

Nota

El esquema YAML de CloneSet no es totalmente compatible con un Deployment nativo. No convierta directamente un manifiesto de Deployment existente; en su lugar, cree un nuevo recurso CloneSet.

Creación de un CloneSet

Cree un archivo llamado cloneset.yaml con el siguiente contenido:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: CloneSet
metadata:
  name: demo-clone
spec:
  replicas: 5
  selector:
    matchLabels:
      app: guestbook
  template: # Pod template structure is identical to a Deployment
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
    spec:
      containers:
      - name: guestbook
        image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
        env:
        - name: test
          value: foo
  updateStrategy:
    type: InPlaceIfPossible     # Use in-place upgrade if possible; fall back to recreate
    maxUnavailable: 20%         # Allow up to 20% of pods to be unavailable during an upgrade
    inPlaceUpdateStrategy:
      gracePeriodSeconds: 3     # Seconds to wait after marking the pod NotReady before upgrading in-place

Parámetros clave:

Parámetro	Descripción
`type`	Estrategia de actualización: `ReCreate`, `InPlaceIfPossible` o `InPlaceOnly`. Consulte Estrategias de actualización.
`maxUnavailable`	Número o porcentaje máximo de pods que pueden estar no disponibles durante una actualización.
`gracePeriodSeconds`	Segundos que espera el controlador después de marcar un pod como NotReady antes de realizar la actualización en el lugar.

Aplique el manifiesto a su clúster:

kubectl create -f cloneset.yaml

Salida esperada:

cloneset.apps.kruise.io/demo-clone created

Verificación del CloneSet

Compruebe el estado de los pods:

kubectl get pod

Salida esperada:

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

Compruebe el estado del CloneSet:

kubectl get clone

Salida esperada:

NAME         DESIRED   UPDATED   UPDATED_READY   READY   TOTAL   AGE
demo-clone   5         5         5               5       5       46s

Campos de la salida:

Campo	Campo de estado de Kubernetes	Descripción
DESIRED	`spec.replicas`	Número deseado de pods
UPDATED	`status.updatedReplicas`	Pods actualizados a la última versión
UPDATED_READY	`status.updatedReadyReplicas`	Pods listos entre aquellos que tienen la última versión
READY	`status.readyReplicas`	Total de pods listos en todas las versiones
TOTAL	`status.replicas`	Total de pods gestionados por este CloneSet

Despliegue de una aplicación con estado con Advanced StatefulSet

Advanced StatefulSet es un reemplazo directo del StatefulSet nativo. Su esquema YAML es totalmente compatible; el único cambio obligatorio es apiVersion.

Migración desde un StatefulSet nativo

Para usar Advanced StatefulSet con un manifiesto de StatefulSet existente, cambie una sola línea:

- apiVersion: apps/v1
+ apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
  kind: StatefulSet

El resto del manifiesto permanece sin cambios.

Creación de un Advanced StatefulSet

Cree un archivo llamado statefulset.yaml con el siguiente contenido:

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: demo-asts
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: guestbook-sts
  podManagementPolicy: Parallel
  template: # Pod template structure is identical to a native StatefulSet
    metadata:
      labels:
        app: guestbook-sts
    spec:
      containers:
      - name: guestbook
        image: openkruise-registry.cn-shanghai.cr.aliyuncs.com/openkruise/demo:1.10.2
        env:
        - name: test
          value: foo
      readinessGates:
      - conditionType: InPlaceUpdateReady
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      podUpdatePolicy: InPlaceIfPossible   # Use in-place upgrade if possible; fall back to recreate
      maxUnavailable: 20%                  # Allow up to 20% of pods to be unavailable during an upgrade
      inPlaceUpdateStrategy:
        gracePeriodSeconds: 3              # Seconds to wait after marking the pod NotReady before upgrading in-place

Parámetros clave:

Parámetro	Descripción
`podUpdatePolicy`	Estrategia de actualización: `ReCreate`, `InPlaceIfPossible` o `InPlaceOnly`. Consulte Estrategias de actualización.
`maxUnavailable`	Número o porcentaje máximo de pods que pueden estar no disponibles durante una actualización.
`gracePeriodSeconds`	Segundos que espera el controlador después de marcar un pod como NotReady antes de realizar la actualización en el lugar.

Aplique el manifiesto a su clúster:

kubectl create -f statefulset.yaml

Salida esperada:

statefulset.apps.kruise.io/demo-asts created

Verificación del Advanced StatefulSet

Compruebe el estado de los pods:

kubectl get pod

Salida esperada:

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

Compruebe el estado del Advanced StatefulSet:

kubectl get asts

Salida esperada:

NAME        DESIRED   CURRENT   UPDATED   READY   AGE
demo-asts   3         3         3         3       3h30m

Campos de la salida:

Campo	Campo de estado de Kubernetes	Descripción
DESIRED	`spec.replicas`	Número deseado de pods
UPDATED	`status.updatedReplicas`	Pods con la última versión
READY	`status.readyReplicas`	Total de pods listos
TOTAL	`status.replicas`	Total de pods gestionados por este Advanced StatefulSet

Requisitos previos

Funcionamiento de OpenKruise

Controladores

Estrategias de actualización

Instalación de OpenKruise

Despliegue de una aplicación sin estado con CloneSet

Creación de un CloneSet

Verificación del CloneSet

Despliegue de una aplicación con estado con Advanced StatefulSet

Migración desde un StatefulSet nativo

Creación de un Advanced StatefulSet

Verificación del Advanced StatefulSet

Referencias