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KCL 与其他 Kubernetes 配置管理工具的异同 - Kustomize 篇 [一个自研编程语言能做什么?(系列 2)]

作者:Peefy
  • 2022-12-15
    浙江
  • 本文字数:4294 字

    阅读完需:约 14 分钟

KCL 与其他 Kubernetes 配置管理工具的异同 - Kustomize 篇 [一个自研编程语言能做什么?(系列 2)]

在系列上一篇文章 https://my.oschina.net/u/4724711/blog/5609977 中,我们介绍了如何使用 KCL 编写并管理 Kubernetes 配置并将配置下发到集群,这一篇我们通过 KCL 与其他 Kubernetes 配置管理工具的对比如 Kustomize 进一步介绍 KCL 在 Kubernetes 配置管理场景中的用法。

简介

KCL 是一个开源的基于约束的记录及函数语言。KCL 通过成熟的编程语言技术和实践来改进对大量繁杂配置的编写,致力于构建围绕配置的更好的模块化、扩展性和稳定性,更简单的逻辑编写,以及更快的自动化集成和良好的生态延展性。


KCL 期望在 Kubernetes YAML 资源管理层面解决如下问题:


  1. 生产级高性能编程语言以编写代码的方式提升配置的灵活度,比如条件语句、循环、函数、包管理等特性提升配置重用的能力

  2. 在代码层面提升配置语义验证的能力,比如字段可选 / 必选、类型、范围等配置检查能力

  3. 提供配置分块编写、组合和抽象的能力,比如结构定义、结构继承、约束定义等能力


本篇文章是 KCL 可以做什么系列文章第二篇,重点讲述 KCL 语言一些进阶用法以及与 Kustomize 工具的区别,后续会持续更新和分享 KCL 的一系列特点、使用场景和其他 Kubernetes 配置管理工具的异同,大家敬请期待!

KCL 和 Kustomize 的区别

Kustomize 提供了一种无需模板和即可自定义 Kubernetes 资源基础配置和差异化配置的解决方案,通过文件级的 YAML 配置方式完成配置合并或覆盖。在 Kustomize 中用户需要更详细地了解将要发生更改的内容和位置,对于复杂递归过深的基础 YAML 可能不太容易通过选择器来匹配 Kustomize 文件。


而在 KCL 中,用户可以直接把对应代码需要修改的配置书写在对应的地方,免去了阅读基础 YAML 的成本,同时能够通过代码的方式复用配置片段,避免 YAML 配置的大量复制粘贴,信息密度更高,更不容易出错。


下面以一个经典的 Kustomize 多环境配置管理例子详细说明 Kustomize 和 KCL 在 Kubernetes 资源配置管理上的区别。

Kustomize

Kustomize 有 base 和 overlay 的概念,bases 和 overlays 一般是一个包含 kustomization.yaml 文件的目录,一个 base 可以被多个 overlay 使用


我们可以执行如下命令行获得一个典型的 Kustomize 工程


  • 创建 base 目录并新建一个 deployment 资源


 # Create a directory to hold the basemkdir base# Create a base/deployment.yamlcat <<EOF > base/deployment.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: ldap  labels:    app: ldapspec:  replicas: 1  selector:    matchLabels:      app: ldap  template:    metadata:      labels:        app: ldap    spec:      containers:        - name: ldap          image: osixia/openldap:1.1.11          args: ["--copy-service"]          volumeMounts:            - name: ldap-data              mountPath: /var/lib/ldap          ports:            - containerPort: 389              name: openldap      volumes:        - name: ldap-data          emptyDir: {}EOF# Create a base/kustomization.yamlcat <<EOF > base/kustomization.yamlresources:- deployment.yamlEOF
复制代码


  • 创建一个 prod 目录并放置生产环境的配置


 # Create a directory to hold the prod overlaymkdir prod# Create a prod/deployment.yamlcat <<EOF > prod/deployment.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: ldapspec:  replicas: 6  template:    spec:      volumes:        - name: ldap-data          emptyDir: null          gcePersistentDisk:            readOnly: true            pdName: ldap-persistent-storageEOFcat <<EOF > prod/kustomization.yamlresources:  - ../basepatchesStrategicMerge:  - deployment.yamlEOF
复制代码


此时我们可以得到一个基本的 Kustomize 目录


.├── base│   ├── deployment.yaml│   └── kustomization.yaml└── prod    ├── deployment.yaml    └── kustomization.yaml
复制代码


其中,base 目录存放的是基本的 deployment 配置,prod 环境存放的是需要覆盖的 deployment 配置,在其中指定了 metadata.name 等字段用于表示对哪个资源进行覆盖


我们可以通过如下命令行显示 prod 环境的真实 deployment 配置


$ kubectl kustomize ./prodapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  labels:    app: ldap  name: ldapspec:  replicas: 6  selector:    matchLabels:      app: ldap  template:    metadata:      labels:        app: ldap    spec:      containers:      - args:        - --copy-service        image: osixia/openldap:1.1.11        name: ldap        ports:        - containerPort: 389          name: openldap        volumeMounts:        - mountPath: /var/lib/ldap          name: ldap-data      volumes:      - gcePersistentDisk:          pdName: ldap-persistent-storage          readOnly: true        name: ldap-data
复制代码


也可以通过如下命令行直接将配置下发到集群当中


$ kubectl apply -k ./prod
deployment.apps/ldap created
复制代码

KCL

我们可以编写如下 KCL 代码并命名为 main.k ,KCL 受 Python 启发,基础语法十分接近 Python, 比较容易学习和上手


apiVersion = "apps/v1"kind = "Deployment"metadata = {    name = "ldap"    labels.app = "ldap"}spec = {    replicas = 1    # When env is prod, override the `replicas` attribute with `6`    if option("env") == "prod": replicas = 6    # Assign `metadata.labels` to `selector.matchLabels`    selector.matchLabels = metadata.labels    template.metadata.labels = metadata.labels    template.spec.containers = [        {            name = metadata.name            image = "osixia/openldap:1.1.11"            args = ["--copy-service"]            volumeMounts = [{ name = "ldap-data", mountPath = "/var/lib/ldap" }]            ports = [{ containerPort = 80, name = "openldap" }]        }    ]    template.spec.volumes = [        {            name = "ldap-data"            emptyDir = {}            # When env is prod            # override the `emptyDir` attribute with `None`            # patch a `gcePersistentDisk` attribute with the value `{readOnly = True, pdName = "ldap-persistent-storage"}`            if option("env") == "prod":                emptyDir = None                gcePersistentDisk = {                    readOnly = True                    pdName = "ldap-persistent-storage"                }        }    ]}
复制代码


上述 KCL 代码中我们分别声明了一个 Kubernetes Deployment 资源的 apiVersionkindmetadata 和 spec 等变量,并分别赋值了相应的内容,特别地,我们将 metadata.labels 字段分别重用在 spec.selector.matchLabels 和 spec.template.metadata.labels 字段。可以看出,相比于 Kustomize 或者 YAML,KCL 定义的数据结构更加紧凑,而且可以通过定义局部变量实现配置重用。


在 KCL 中,我们可以通过条件语句和 option 函数动态地接收外部参数,为不同的环境需要设置不同的配置值生成不同环境的资源。比如对于如上代码,我们编写了一个条件语句并输入一个名为 env 的动态参数,当 env 为 prod 时,我们将 replicas 字段由 1 覆盖为 6,并且对名为 ldap-data 的 volume 配置进行一些调整,如将 emptyDir 字段修改为 None, 增加 gcePersistentDisk 的配置值等。


可以使用如下命令查看不同环境配置的 diff


diff \  <(kcl main.k) \  <(kcl main.k -D env=prod) |\  more
复制代码


输出如下:


8c8<   replicas: 1--->   replicas: 630c30,33<         emptyDir: {}--->         emptyDir: null>         gcePersistentDisk:>           readOnly: true>           pdName: ldap-persistent-storage
复制代码


可以看到生产环境的配置和基本配置的 diff 主要在于 replicas 和 emptyDir 等字段,与预期相符。


此外,我们可以使用 KCL 命令行工具的 -o 参数将编译产生的 YAML 输出到文件中,并查看文件之间的 diff。


 # Generate base deploymentkcl main.k -o deployment.yaml# Generate prod deploymentkcl main.k -o prod-deployment.yaml -D env=prod# Diff prod deployment and base deploymentdiff prod-deployment.yaml deployment.yaml
复制代码


当然我们也可以将 KCL 工具与 kubectl 等工具结合使用,将生产环境的配置下发到集群当中。


$ kcl main.k -D env=prod | kubectl apply -f -
deployment.apps/ldap created
复制代码


可以从命令行的结果看出看出与我们使用直接使用 Kustomize 配置和 kubectl apply 的一个 Deployment 体验完全一致,并且无更多的副作用。


最后,通过 kubectl 检查部署状态。


$ kubectl get deploy
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGEldap 0/6 6 0 15s
复制代码

小结

本期内容大概简单介绍了用 KCL 编写复杂多环境 Kubernetes 配置的快速入门和使用 Kustomize 工具进行 Kubernetes 多环境配置管理的对比,可以看出相比于 Kustomize, KCL 在实现配置复用和覆盖的基础上,通过代码化的方式减少了配置文件的个数和代码行数,提升了信息密度比,并且同 Kustomize 一样是一个纯客户端方案,可以将配置和策略的验证尽可能左移,并不会对集群有额外依赖或造成负担,甚至无需一个真实的 Kubernetes 集群。


除了 Kustomize, 目前阶段 Helm 也在 Kubernetes 配置定义和管理领域也十分流行,熟悉 Kubernetes 的小伙伴可能更喜欢显式配置编写方式。那么相较于 Helm,用 KCL 来写配置文件渲染,又有什么异同呢?考虑到有很多小伙伴已经在使用 Helm 这样的工具,下一期我将介绍用 KCL 的方式来写 Helm 对应的配置代码,敬请期待!!


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