OpenKruise v0.8.0 版本发布：K8s 社区首个规模化镜像预热能力

2023-12-21 15:35:27

背景

OpenKruise 是阿里云开源的云原生应用自动化管理套件，也是当前托管在 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 下的 Sandbox 项目。它来自阿里巴巴多年来容器化、云原生的技术沉淀，是阿里内部生产环境大规模应用的基于 Kubernetes 之上的标准扩展组件，紧贴上游社区标准、适应互联网规模化场景的技术理念与最佳实践。

新版本概览

Kruise 在 2021 年 3 月 4 日发布了最新的 v0.8.0 版本（ChangeLog），本文以下对新版本做一个整体的概览介绍。

1. 新增 kruise-daemon 组件

过去已经使用过 OpenKruise 的同学一定知道，Kruise 安装之后运行的组件是 kruise-manager，它是一个中心化部署的 Operator 组件，包含了一系列 controller 控制器以及 webhook。

而从 v0.8.0 开始，我们又增加了 kruise-daemon 这个节点组件，通过 DaemonSet 部署到每个节点上。这样，一直以来社区小伙伴们提的类似镜像预热、容器重启等需求，就有途径去实现啦！

Tips：

目前 kruise 提供的官方镜像支持 Linux 的 amd64（x86）、arm64、arm/v7 架构，如果你的集群中存在非以上架构的节点，暂时是无法正常运行 kruise-daemon 的，有这类需求的同学可以提issue 说明你的需求。
如果你存在上述情况，或者你不希望在某些节点上安装 kruise-daemon，可以在 helm 安装的时候通过 daemon.affinity 参数来指定 kruise-daemon 部署的亲和性规则。

2. 规模化镜像预热能力

在 Kubernetes 生态中，过去并没有一个成熟的镜像预热开源解决方案，可能更多的是一些公司在内部会落地一些适配于本地场景的预热，这其中也包括阿里巴巴。不过从 v0.8.0 开始，我们将阿里巴巴所做的镜像预热能力完全通用化输出到 OpenKruise 中，并且阿里内部的镜像预热也完全统一到这套开源的实现上来了。

OpenKruise 镜像预热的具体实现原理，我们会在后续的专项文章中做详细介绍，这里只以一个最简单的例子演示下如何做一个镜像的预热：

apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
kind: ImagePullJob
metadata:
  name: job-nginx
spec:
  image: nginx:1.9.1   # [required] 完整的镜像名 name:tag
  parallelism: 10      # [optional] 最大并发拉取的节点梳理, 默认为 1
  selector:            # [optional] 指定节点的 名字列表 或 标签选择器 (只能设置其中一种)，不设置表示全部节点
    names:
    - node-1
    - node-2
    matchLabels:
      node-type: xxx
  completionPolicy:
    type: Always                  # [optional] 默认为 Always
    activeDeadlineSeconds: 1200   # [optional] 无默认值, 只对 Alway 类型生效
    ttlSecondsAfterFinished: 300  # [optional] 无默认值, 只对 Alway 类型生效
  pullPolicy:                     # [optional] 每个节点上拉镜像的侧脸，默认 backoffLimit=3, timeoutSeconds=600
    backoffLimit: 3
    timeoutSeconds: 300

ImagePullJob 有两种 completionPolicy 类型：

Always 表示这个 job 是一次性预热，不管成功、失败都会结束
- activeDeadlineSeconds：整个 job 的 deadline 结束时间
- ttlSecondsAfterFinished：结束后超过这个时间，自动清理删除 job
Never 表示这个 job 是长期运行、不会结束，并且会每天都会在匹配的节点上重新预热一次指定的镜像

详细信息参考官网文档：https://openkruise.io/zh-cn/docs/imagepulljob.html

3. SidecarSet 全新重构实现

SidecarSet 是一个用于管理 sidecar 容器的控制器。在用户创建了 SidecarSet 之后，Kruise 能为后续创建的符合规定条件的 Pod 中自动注入用户定义的 sidecar 容器，以及对已注入的 sidecar 容器做原地升级同时不影响业务容器的运行。

在过去版本中，SidecarSet 的局限性较多，比如用户无法声明只对某个 namespace 生效、sidecar 原地升级时灰度能力较弱等。在 v0.8.0 中，我们全新重构了 SidecarSet 的 controller 和 webhook，并且在 CRD 定义上新增了一些更多能力的策略字段。举一些例子：

spec.namespace：指定只管理具体某个命名空间的 sidecar 注入和升级
多种注入策略：
1. podInjectPolicy：指定 sidecar 容器注入到 Pod 原 containers 列表的前面还是后面
2. shareVolumePolicy：与 Pod 中原容器共享卷策略
3. transferEnv：从原 Pod 中哪些容器里共享哪些环境变量
多种原地升级策略：
1. maxUnavailable：升级过程中最大不可用数量
2. partition：保留旧版本的数量（灰度/分批发布）
3. selector：只升级符合 selector 条件 Pod 中的 sidecar（金丝雀发布）
4. scatter：按标签打散发布

详细信息参考官网文档：https://openkruise.io/zh-cn/docs/sidecarset.html

4. 新的 feature-gate 机制

过去 OpenKruise 中的 CRD 以及 controller/webhook 开关，主要配置在 CUSTOM_RESOURCE_ENABLE 环境变量中，而其他一些可配置开关则集中在命令行参数中，带来的问题一来是较为分散，二来一些关联多个 CRD 的功能开关其实很难用 CRD 开关来控制。

因此，目前新增的 feature-gate 机制已经代替了 CUSTOM_RESOURCE_ENABLE 环境变量，聚焦于功能层面。

在 v0.8.0 提供了 PodWebhook、KruiseDaemon 两个开关，前者关闭后 kruise 不会对 pod creation 做 webhook 拦截，但同时也会关闭 SidecarSet 功能，后者关闭后不会部署 kruise-daemon 组件，但同时也会关闭镜像预热功能。后续版本中个，我们会逐渐把过去的开关参数统一到 feature-gate 中。

5. 其余一些变化点

其余部分优化：

CloneSet、Advanced StatefulSet 部分逻辑优化。
在官方 DockerHub 之外新增阿里云托管镜像，国内用户可以选择使用阿里云镜像源来安装/升级 Kruise。
调用 apiserver 的 user-agent 细化到控制器。
clientset 中为支持 scale 子资源的 CRD 新增 GetScale/UpdateScale 方法。

总结

OpenKruise v0.8.0 新版本，可以说是 Kubernetes 社区中首个提供开源的规模化镜像预热功能的产品了。而在今年后续的版本里，我们还计划提供利用镜像预热来加速应用发布、应用安全防护、Controller 灰度/分片管控等能力，预计在年中将推出 v1.0 大版本。

OpenKruise 是一个成熟的 CNCF 沙箱项目，除了在阿里巴巴内大规模应用之外，在行业内也有着广泛的用户案例：

基于原地升级、灰度发布等需求，携程在生产环境使用 CloneSet、AdvancedStatefulSet 来分别管理无状态、有状态应用，单集群 Kruise workload 数量达到万级别。
OPPO 公司不仅大规模使用了 OpenKruise，还在下游配合其定制化的 Kubernetes 进一步加强了原地升级，广泛应用在多个业务的后端运行服务中，通过原地更新覆盖了 87% 左右的升级部署需求。
此外，国内的用户还有斗鱼 TV、有赞、苏宁、比心、Boss 直聘、申通、小红书、火花思维、VIPKID、掌门教育、杭银消费、万翼科技、多点 Dmall、佐疆科技、享住智慧、艾佳生活、永辉科技中心、跟谁学、Deepexi，国外的用户有 Lyft、Bringg、Arkane Systems、Spectro Cloud 等。

我们欢迎每一位云原生爱好者共同参与 OpenKruise 的建设，共同打造业界顶尖的云原生应用自动化引擎！

最后的开源要闻

近期，阿里云 DADI (Data Accelerator for Disaggregated Infrastructure) 产品开源了！这是一个容器镜像加速器项目，已经在阿里巴巴内部有了大规模场景的应用。

它的主要原理是消除 image 的下载和解压缩过程，代之以实现细粒度数据块的按需拉取。这样可以削减绝大多数的数据下载工作，同时将计算延迟与数据传输延迟相互隐藏，最终达到大幅削减启动延迟的作用。

DADI 将容器 image 的分层特性与虚拟机 image 的块设备接口相结合，形成全新的分层块设备 image，称为 overlaybd。由于使用了块设备接口，DADI 可以支持原生文件系统，如 ext4、xfs、甚至 ntfs；块设备接口也可以自然地支持虚拟化的安全容器，并且只暴露最小的 attack surface。此外由于块设备 image 简单高效的特性，overlaybd 可以为用户提供更好的 I/O 性能。

有兴趣的同学可以参考论文看一下 Github 项目哦：

如果大家对 OpenKruise 项目感兴趣，有任何希望交流的话题，欢迎大家访问 OpenKruise 官网、GitHub。

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