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# OpenKruise
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[OpenKruise](https://openkruise.io/) 是阿里云开源的大规模应用自动化管理引擎，于 2021 年 12 月[发布 1.0](https://openkruise.io/zh/blog/openkruise-1.0) 。在 Kubernetes 原生 Deployment/StatefulSet 等控制器基础上，提供了更多的增强功能如：
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- **应用工作负载**：面向无状态、有状态、daemon 等多种类型应用的高级部署发布策略，例如原地升级、灰度流式发布等。
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- **Sidecar 容器管理**：支持独立定义 sidecar 容器，完成动态注入、独立原地升级、热升级等功能。
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- **增强运维能力**：包括容器原地重启、镜像预拉取、容器启动顺序保障等。
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- **应用分区管理**：管理应用在多个分区（可用区、不同机型等）上的部署比例、顺序、优先级等。
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- **应用安全防护**：帮助应用在 Kubernetes 之上获得更高的安全性保障与可用性防护。
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这些控制器可以帮助开发者应对更加多样化的部署环境和需求、为集群维护者和应用开发者带来更加灵活的部署发布组合策略。
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## 扩展控制器
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Kruise 是 OpenKruise 中的核心项目之一，它提供一套在 [Kubernetes 核心控制器](https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/)之外的扩展 workload 管理和实现。目前，Kruise 提供了以下多个 Kubernetes 扩展控制器：
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**通用工作负载**
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- **CloneSet**: 提供了更加高效、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。
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- **AdvancedStatefulSet**：基于原生 [StatefulSet](../concepts/statefulset.md) 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。
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- **AdvancedDaemonSet**：基于原生 [DaemonSet](../concepts/daemonset.md) 上增强了发布能力，比如灰度分批、按 Node label 选择、暂停、热升级等。
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**任务工作负载**
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- **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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- **AdvancedCronJob**：基于原生 CronJob 的扩展版本。 根据用户设置的 schedule 规则，周期性创建 Job 执行任务，而 AdvancedCronJob 的 template 支持多种不同的 job 资源。
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**Sidecar 容器管理**
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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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**多区域管理**
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- **WorkloadSpread**：将 workload（Pod）按一定规则分布到不同类型的节点上，赋予单一 workload 多区域部署和弹性部署的能力。
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- **UnitedDeployment**：通过多个 workload 管理多个区域下的 Pod。
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**关于命名规范**
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Kruise 中的扩展控制器采用与 Kubernetes 社区一致的命名规范：
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- `Set` 后缀：这类 controller 会直接操作和管理 Pod，比如 `CloneSet`、`ReplicaSet`、`SidecarSet` 等。它们提供了 Pod 维度的多种部署、发布策略。
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- `Deployment` 后缀：这类 controller 不会直接地操作 Pod，它们通过操作一个或多个 `Set` 类型的 workload 来间接管理 Pod，比如 `Deployment` 管理 `ReplicaSet` 来提供一些额外的滚动策略，以及 `UnitedDeployment` 支持管理多个 `StatefulSet`/`AdvancedStatefulSet` 来将应用部署到不同的可用区。
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- `Job` 后缀：这类 controller 主要管理短期执行的任务，比如 `BroadcastJob` 支持将任务类型的 Pod 分发到集群中所有 Node 上。
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## CloneSet
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CloneSet 是对 [Deployment](../concepts/deployment.md) 的增强版，主要用于管理对实例顺序没有要求的无状态应用。
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下面是一个 CloneSet 的配置示例。
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```yaml
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apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
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kind: CloneSet
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metadata:
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labels:
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app: sample
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name: sample-data
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spec:
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replicas: 3
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scaleStrategy:
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podsToDelete:
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- sample-9m4hp # 选择性的删除单个 pod
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updateStrategy:
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priorityStrategy: # 优先级策略
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weightPriority: #
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- weight: 50
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matchSelector:
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matchLabels:
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test-key: foo
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- weight: 30
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matchSelector:
|
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matchLabels:
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test-key: bar
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orderPriority:
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- orderedKey: some-label-key
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scatterStrategy:
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- key: foo
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value: bar
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updateStrategy: # 升级策略
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type: InPlaceIfPossible # 升级策略里增加了原地升级
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maxUnavailable: 2 # 升级时最多有多少个实例不可用
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selector:
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matchLabels:
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app: sample
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template:
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metadata:
|
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labels:
|
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app: sample
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spec:
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containers:
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||
- name: nginx
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image: nginx
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volumeMounts:
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- name: data-vol
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mountPath: /usr/share/nginx/html
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volumeClaimTemplates: # 为 每个 Pod 设置 PVC
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- metadata:
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name: data-vol
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spec:
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accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
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resources:
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requests:
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storage: 10Gi
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```
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**CloneSet 是对 Deployment 的增强**
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对于 Kubernetes 原生支持的 Deployment 控制器， CloneSet 在以下方面做出了增强：
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- 支持原地升级（In Place Update），需要在 `updateStrategy` 中配置，默认的升级策略为 `ReCreate`；
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- 支持为每个 Pod 设置 PVC；
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- 支持选择性的删除某个 Pod；
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- 更加高级的升级和发布策略；
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关于 CloneSet 的详细描述请见[官方文档](https://openkruise.io/zh/docs/user-manuals/cloneset)。
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## AdvancedStatefulSet
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AdvancedStatefulSet 是对 Kubernetes 原生的 [StatefulSet](../concepts/statefulset.md) 的增强。
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下面是一个 AdvancedStatefulSet 的配置示例。
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```yaml
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apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
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kind: StatefulSet
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metadata:
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name: sample
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spec:
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replicas: 3
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serviceName: my-service
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selector:
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matchLabels:
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app: sample
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template:
|
||
metadata:
|
||
labels:
|
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app: sample
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spec:
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readinessGates:
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# 一个新的条件，确保 pod 在原地更新时保持在 NotReady 状态。
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- conditionType: InPlaceUpdateReady
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containers:
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- name: nginx
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image: nginx:alpine
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podManagementPolicy: Parallel # 允许并行更新，与 maxUnavailable 一起使用。
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updateStrategy:
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type: RollingUpdate
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rollingUpdate:
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# 如果可以的话做原地更新，目前原地更新只支持镜像更新。
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podUpdatePolicy: InPlaceIfPossible
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# 允许并行更新，最大不可用实例数等于 2。
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maxUnavailable: 2
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# 可以按照特定的顺序更新 pod，而不是按照 pod 名称的顺序。
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unorderedUpdate:
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priorityStrategy:
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weightPriority:
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- weight: 50
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matchSelector:
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matchLabels:
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test-key: foo
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- weight: 30
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matchSelector:
|
||
matchLabels:
|
||
test-key: bar
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||
```
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**AdvancedStatefulSet 是对 StatefulSet 的增强**
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AdvancedStatefulSet 基本保留了 Kubernetes 原生的 [StatefulSet](../concepts/statefulset.md) 的使用用法。在声明 AdvancedStatefulSet 时保留了 CRD 的名字 `StatefulSet`，不过将原来的 `apiVersion` 的值从 `apps/v1` 修改为了 `apps.kruise.io/v1alpha1` ，并做出的如下方面的增强：
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- 支持原地升级，同 CloneSet 一样，需要在 `updateStrategy` 中配置，默认的升级策略为 `ReCreate`；
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- 支持更高级的更新策略，例如根据权重按照特定的顺序更新 pod，而不是按照 pod 的名称顺序；
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关于 AdvancedStatefulSet 的详细描述请见[官方文档](https://openkruise.io/zh/docs/user-manuals/advancedstatefulset)。
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## SidecarSet
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SidecarSet 利用了 Kubernetes 的 mutating webhook 准入控制器，在 pod 创建时向其中自动注入 sidecar 容器，这个与 [Istio](https://istio.io) 的做法一致。
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下面是一个 SidecarSet 的配置示例。
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```yaml
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apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
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kind: SidecarSet
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metadata:
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name: test-sidecarset
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spec:
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selector:
|
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matchLabels:
|
||
app: nginx
|
||
strategy:
|
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rollingUpdate:
|
||
maxUnavailable: 2
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||
containers:
|
||
- name: sidecar1
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image: centos:6.7
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command: ["sleep", "999d"] # do nothing at all
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volumeMounts:
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- name: log-volume
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mountPath: /var/log
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volumes: # this field will be merged into pod.spec.volumes
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- name: log-volume
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emptyDir: {}
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```
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**SidecarSet 的主要功能**
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Sidecar 容器的生命周期独立于整个 Pod，实现如下功能：
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- SidecarSet 可以向指定的 Pod 中注入 Sidecar 容器；
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- Sidecar 容器可以可原地升级（仅当更新镜像时）；
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关于 SidecarSet 的详细描述请见[官方文档](https://openkruise.io/zh/docs/user-manuals/sidecarset)。
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## UnitedDeployment
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UnitedDeployment 主要用于分组发布，通过定义 subset 将工作负载发布到不同的可用区中。Kubernetes 集群中的不同域由多组由标签识别的节点表示。UnitedDeployment 控制器为每组提供一种类型的工作负载，并提供相应匹配的 NodeSelector，这样各个工作负载创建的 pod 就会被调度到目标域。
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UnitedDeployment 管理的每个工作负载称为子集。每个域至少要提供运行 n 个副本数量的 pod 的能力。目前仅支持 StatefulSet 工作负载。下面的示例 YAML 展示了一个 UnitedDeployment，它在三个域中管理三个 StatefulSet 实例。管理的 pod 总数为 6。
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```yaml
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apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
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kind: UnitedDeployment
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metadata:
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name: sample
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spec:
|
||
replicas: 6
|
||
revisionHistoryLimit: 10
|
||
selector:
|
||
matchLabels:
|
||
app: sample
|
||
template:
|
||
statefulSetTemplate:
|
||
metadata:
|
||
labels:
|
||
app: sample
|
||
spec:
|
||
template:
|
||
metadata:
|
||
labels:
|
||
app: sample
|
||
spec:
|
||
containers:
|
||
- image: nginx:alpine
|
||
name: nginx
|
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topology:
|
||
subsets:
|
||
- name: subset-a
|
||
nodeSelector:
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nodeSelectorTerms:
|
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- matchExpressions:
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||
- key: node
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||
operator: In
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values:
|
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- zone-a
|
||
replicas: 1
|
||
- name: subset-b
|
||
nodeSelector:
|
||
nodeSelectorTerms:
|
||
- matchExpressions:
|
||
- key: node
|
||
operator: In
|
||
values:
|
||
- zone-b
|
||
replicas: 50%
|
||
- name: subset-c
|
||
nodeSelector:
|
||
nodeSelectorTerms:
|
||
- matchExpressions:
|
||
- key: node
|
||
operator: In
|
||
values:
|
||
- zone-c
|
||
updateStrategy:
|
||
manualUpdate:
|
||
partitions:
|
||
subset-a: 0
|
||
subset-b: 0
|
||
subset-c: 0
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type: Manual
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...
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```
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||
**UnitedDeployment 的主要功能**
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UnitedDeployment 主要功能即分组发布，控制不同可用区中的 StatefulSet 工作负载发布。
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||
关于 UnitedDeployment 的详细描述请见[官方文档](https://openkruise.io/zh/docs/user-manuals/uniteddeployment)。
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## BroadcastJob
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BroadcastJob 控制器在集群中的每个节点上分发一个 Pod。像 DaemonSet 一样，BroadcastJob 确保 Pod 被创建并在集群中的所有选定节点上运行一次。
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BroadcastJob 在每个节点上的 Pod 运行完成后不会消耗任何资源。当升级一个软件，例如 Kubelet，或者在每个节点上进行验证检查时，BroadcastJob 特别有用，通常在很长一段时间内只需要一次，或者运行一个临时性的完整集群检查脚本。
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BroadcastJob pod 也可以选择在所需节点上运行完成后保持存活，这样在每一个新节点被添加到集群后，就会自动启动一个 Pod。
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下面是一个 BroadcastJob 的示例。
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```yaml
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apiVersion: apps.kruise.io/v1alpha1
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||
kind: BroadcastJob
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metadata:
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||
name: broadcastjob-ttl
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||
spec:
|
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template:
|
||
spec:
|
||
containers:
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||
- name: pi
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image: perl
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command: ["perl", "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
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||
restartPolicy: Never
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completionPolicy:
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type: Always
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||
ttlSecondsAfterFinished: 30
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||
```
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||
BroadcastJob 的支持多种 `CompletionPolicy` 和 `FailurePolicy` 设置，关于 BroadcastJob 的详细描述请见[官方文档](https://openkruise.io/zh/docs/user-manuals/broadcastjob)。
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## 安装
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使用 Helm v3 安装，并保证 Kubernetes 版本不低于 1.12。
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```bash
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helm install kruise https://github.com/openkruise/kruise/releases/download/v0.5.0/kruise-chart.tgz
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```
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默认启用所有支持的扩展控制器，若您想只启动指定的控制器，可以在执行上面的命令时设置环境变量，例如您想只启用 `CloneSet` 和 `StatefulSet`，可以加上这样的：
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```bash
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--set manager.custom_resource_enable="CloneSet,StatefulSet"
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```
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## 卸载
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要想卸载 Kruise，只需要执行下面的命令：
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```bash
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helm delete kruise --namespace default
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```
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注意：卸载会导致所有 Kruise 下的资源都被删除，包括 webhook configurations、services、namespace、CRD、CR 实例和所有 Kruise workload 下的 Pod。 请务必谨慎操作！
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## 总结
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Kruise 在 Kubernetes 原生控制器基础上进行了扩展，主要增加了原地升级，更灵活的发布策略及多一些特殊场景的适配（如 SidecarSet、UnitedDeployment），CloneSet 可以完全替代 Deployment，AdvancedStatefulSet 可以完全替代 StatefulSet，且使用方式都类似，用户可以无负担的轻松接入。
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## 参考
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- [Kruise 官网 - openkruise.io](https://openkruise.io/zh/) |