如何解析OAMv1alpha2新版的平衡标准与可扩展性
如何解析OAM v1alpha2 新版的平衡标准与可扩展性,针对这个问题,这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答,希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。
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目前 OAM 已经成为了包括阿里、微软、Upbond、谐云等多家公司构建云产品的核心架构。他们通过 OAM 构建了“以应用为中心”、用户友好化的 Kubernetes PaaS;充分发挥 OAM 的标准化与可扩展性,实现 OAM 核心 Controller 的同时,快速接入了已有的 Operator 能力;通过 OAM 横向打通多个模块,破除了原有 Operator 彼此孤立、无法复用的窘境。
下面言归正传,让我们来看一下 v1alpha2 到底做了哪些改动?
主要改动说明
为了方便大家阅读,这里只罗列了最主要的改动点,一些细节还是以上游 OAM Spec Github 仓库为准。
术语说明
CRD(Custom Resource Definition):在 OAM 中说的 CRD 是一种泛指的自定义资源描述定义。在 K8s 的 OAM 实现中可以完全对应 K8s 的 CRD,在非 K8s 的实现中,OAM 的 CRD 需要包含 APIVersion/Kind 并且能够描述字段进行校验;
CR (Custom Resource),OAM 中的 CR 是 CRD 的一个实例,是符合 CRD 中字段格式定义的一个资源描述。在 K8s 的 OAM 实现中可以完全对应 K8s 的 CR,在 非 K8s 的实现中,可以需要对齐 APIVersion/Kind 和字段格式定义。
主要改动 1 使用 Reference 模型定义 Workload、Trait 和 Scope
v1alpha1 原先的方式是这样的:
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: WorkloadType metadata: name: OpenFaaS annotations: version: v1.0.0 description: "OpenFaaS a Workload which can serve workload running as functions" spec: group: openfaas.com version: v1alpha2 names: kind: Function singular: function plural: functions workloadSettings: | { "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#", "type": "object", "required": [ "name", "image" ], "properties": { "name": { "type": "string", "description": "the name to the function" }, "image": { "type": "string", "description": "the docker image of the function" } } }
在原先的模式中,group/version/kind 分别是字段,spec 的校验通过 jsonschema 表示,整体的格式实际上类似 CRD,但不完全一致。
新版 v1alpha2 中彻底改为了引用模型,通过
WorkloadDefinition
TraitDefinition
ScopeDefinition
的形式,描述了一个引用关系。可以直接引用一个 CRD,name 就是 CRD 的名称。对于非 K8s 的 OAM 实现来说,这里的名字则是一个索引,可以找到类似 CRD 的校验文件,校验文件中包含 apiVersion 和 kind,以及相应的 schema 校验。
Workload
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: WorkloadDefinition metadata: name: containerisedworkload.core.oam.dev spec: definitionRef: # Name of CRD. name: containerisedworkload.core.oam.dev
Trait
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: TraitDefinition metadata: name: manualscalertrait.core.oam.dev spec: appliesToWorkloads: - containerizedworkload.core.oam.dev definitionRef: name: manualscalertrait.core.oam.dev
Scope
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ScopeDefinition metadata: name: networkscope.core.oam.dev spec: allowComponentOverlap: true definitionRef: name: networkscope.core.oam.dev
注意:
这里对于 K8s 的 OAM 实现来说,name 就是 K8s 里面 CRD 的 name,由
组成。社区的最佳实践是一个 CRD 只有一个 version 在集群中运行,一般新 version 都会向前兼容,升级时都一次性替换到最新 version。如果确实有 2 个 version 同时存在的场景,用户也可以通过. kubectl get crd
的方式进一步选择;
Definition 这一层不面向 end user,主要给平台实现使用,对于非 K8s 实现来说,如果存在多个 version 的场景,OAM 的实现平台可以给终端用户展示不同 version 的选择。
主要改动 2 直接嵌入 K8s CR 作为 Component 和 Trait 实例
原先的方式在 Workload 和 Trait 层面我们都只把 CR 的 spec 部分拿出来,分别放在
workloadSettings
和
properties
字段里。
这样的方式虽然已经可以“推导”出 K8s CR,但是不利于 K8s 生态内的 CRD 接入,需要换种格式重新定义一遍 spec。
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ComponentSchematic metadata: name: rediscluster spec: workloadType: cache.crossplane.io/v1alpha1.RedisCluster workloadSettings: engineVersion: 1.0 region: cn
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: custom-single-app annotations: version: v1.0.0 description: "Customized version of single-app" spec: variables: components: - componentName: frontend instanceName: web-front-end parameterValues: traits: - name: manual-scaler properties: replicaCount: 5
现在的方式则直接嵌入 CR,可以看到,在
workload
和
trait
字段下面是完整的 CR 描述。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Component metadata: name: example-server spec: prameters: - name: xxx fieldPaths: - "spec.osType" workload: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Server spec: osType: linux containers: - name: my-cool-server image: name: example/very-cool-server:1.0.0 ports: - name: http value: 8080 env: - name: CACHE_SECRET
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: cool-example spec: components: - componentName: example-server traits: - trait: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ManualScalerTrait spec: replicaCount: 3
这样的好处很明显:
可以很容易的对接现有 K8s 体系里的 CRD,甚至包括 K8s 原生的
Deployment
(作为自定义 workload 接入)等资源;K8s CR 层面的字段定义是成熟的,解析和校验也完全交由 CRD 体系。
这里大家注意到 traits 下面是
[]trait{CR}
而不是
[]CR
的结构,多了一层看似无用的
trait
字段,主要由如下 2 个原因:
为后续在 trait 这个维度做扩展留下空间,比如可能的编排(
ordering
) 等。非 K8s 体系在这一层可以不严格按照 CR 的写法来,完全自定义,不绑定 K8s 描述格式。
主要改动 3 参数传递使用 jsonPath 替换原先的 fromParam
研发能够留出字段给运维覆盖,一直是 OAM 很重要的功能。
体现在 OAM Spec 的流程上就是:研发在 Component 里面定义 parameter,运维在 AppConfig 里面通过 parameterValue 去覆盖对应的参数。
最初的参数传递,是在每个字段后面有个
fromParam
字段,对于支持了自定义 schema 后,这样的方式显然是无法覆盖所有场景的:
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ComponentSchematic metadata: name: rediscluster spec: workloadType: cache.crossplane.io/v1alpha1.RedisCluster parameters: - name: engineVersion type: string workloadSettings: - name: engineVersion type: string fromParam: engineVersion
后来我们曾经提议过这样的方案:
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ComponentSchematic metadata: name: rediscluster spec: workloadType: cache.crossplane.io/v1alpha1.RedisCluster parameters: - name: engineVersion type: string workloadSettings: engineVersion: "[fromParam(engineVersion)]"
这个方案最大的问题是 静态的 IaD (Infrastructure as Data) 里面加入了动态的函数,给理解和使用带来了复杂性。
经过多方面的讨论,在新方案里我们通过 JsonPath 的形式描述要注入的参数位置,在用户理解上保证了 AppConfig 是静态的。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Component metadata: name: example-server spec: workload: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Server spec: containers: - name: my-cool-server image: name: example/very-cool-server:1.0.0 ports: - name: http value: 8080 env: - name: CACHE_SECRET value: cache parameters: - name: instanceName required: true fieldPaths: - ".metadata.name" - name: cacheSecret required: true fieldPaths: - ".workload.spec.containers[0].env[0].value"
fieldPaths 是个数组,每个元素定义了参数和对应 Workload 里的字段。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: my-app-deployment spec: components: - componentName: example-server parameterValues: - name: cacheSecret value: new-cache
在 AppConfig 中还是走 parameterValues 去覆盖 Component 中的 parameter。
主要改动 4 ComponentSchematic 名称改为 Component
原先组件这个概念叫 ComponentSchematic,这样命名的主要原因是里面混了一些语法描述和选择,比如针对 Core Workload(
container
)和针对扩展 Workload (
workloadSettings
),写法上不一样的,container
里是定义具体的参数,workloadSettings
更像是 schema(参数怎么填的说明)。v1alpha1 版本的 WorkloadSetting 还融入了 type/description之类的,更显得模棱两可。
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ComponentSchematic metadata: name: rediscluster spec: containers: ... workloadSettings: - name: engineVersion type: string description: engine version fromParam: engineVersion ...
在 v1alpha2 版本中,组件这个概念改为 Component,明确为 Workload 的实例,所有语法定义都是在WorkloadDefinition 中引用的实际 CRD 定义的。
在 K8s 实现中,WorkloadDefinition 就是引用 CRD ,Component.spec.workload 里就是写 CRD 对应的实例 CR。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Component metadata: name: example-server spec: workload: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Server spec: ...
主要改动 5 Scope 由 CR 单独创建,不再由 AppConfig 创建
v1alpha1 中的 Scope 是由 AppConfig 创建的,从例子中可以看出,本质上它也是个 CR,可以“推导”创建出 CR来。但是由于 Scope 的定位是可以容纳不同 AppConfig 中的 Component,且 Scope 本身并非一个 App,所以使用 AppConfig 创建 Scope 一直是不太合适的。
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: my-vpc-network spec: variables: - name: networkName value: "my-vpc" scopes: - name: network type: core.oam.dev/v1alpha1.Network properties: network-id: "[fromVariable(networkName)]" subnet-ids: "my-subnet1, my-subnet2"
v1alpha2 新版本全面使用 CR 来对应实例,为了让 Scope 的概念更清晰,更方便对应不同类型的 Scope,将 Scope 拿出来直接由 ScopeDefinition 定义的 CRD 对应的 CR 创建。例子如下所示:
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ScopeDefinition metadata: name: networkscope.core.oam.dev spec: allowComponentOverlap: true definitionRef: name: networkscope.core.oam.dev
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: NetworkScope metadata: name: example-vpc-network labels: region: us-west environment: production spec: networkId: cool-vpc-network subnetIds: - cool-subnetwork - cooler-subnetwork - coolest-subnetwork internetGatewayType: nat
在 AppConfig 中使用 scope 引用如下所示:
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: custom-single-app annotations: version: v1.0.0 description: "Customized version of single-app" spec: components: - componentName: frontend scopes: - scopeRef: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: NetworkScope name: my-vpc-network - componentName: backend scopes: - scopeRef: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: NetworkScope name: my-vpc-network
主要改动 6 移除 Variable 列表和 [fromVariable()] 动态函数
v1alpha1 版本中有 Variable 是为了 AppConfig 里开源引用一些公共变量减少冗余,所以加入了 Variable 列表。但实践来看,减少的冗余并没有明显减少 OAM spec 的复杂性,相反,增加动态的函数显著增加了复杂性。
另一方面,fromVariable 这样的能力完全可以通过 helm template/ kustomiz 等工具来做,由这些工具渲染出完整的 OAM spec,再进行使用。
所以这里 variables 列表和相关的 fromVariable 均去掉,并不影响任何功能。
// 老版本,仅对比使用 apiVersion: core.oam.dev/v1alpha1 kind: ApplicationConfiguration metadata: name: my-app-deployment spec: variables: - name: VAR_NAME value: SUPPLIED_VALUE components: - componentName: my-web-app-component instanceName: my-app-frontent parameterValues: - name: ANOTHER_PARAMETER value: "[fromVariable(VAR_NAME)]" traits: - name: ingress properties: DATA: "[fromVariable(VAR_NAME)]"
主要改动 7 用 ContainerizedWorkload 替代原来的六种核心 Workload
因为现在已经统一用 WorkloadDefinition 定义 Workload,Component 变成了实例,所以原先的六种核心Workload 实际上都变成了同一个 WorkloadDefinition,字段描述完全一样,唯一的不同是对 trait 约束和诉求不一样。因此原先的六种核心 Workload 的 spec,统一修改为一种名为 ContainerizedWorkload 的 Workload 类型。
同时,这里计划要通过增加 policy 这样的概念,来让研发表达对运维策略的诉求,即 Component 中可以表达希望增加哪些 trait。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: WorkloadDefinition metadata: name: containerizedworkloads.core.oam.dev spec: definitionRef: name: containerizedworkloads.core.oam.dev
一个使用 ContainerizedWorkload 示例:
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: Component metadata: name: frontend annotations: version: v1.0.0 description: "A simple webserver" spec: workload: apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2 kind: ContainerizedWorkload metadata: name: sample-workload spec: osType: linux containers: - name: web image: example/charybdis-single:latest@@sha256:verytrustworthyhash resources: cpu: required: 1.0 memory: required: 100MB env: - name: MESSAGE value: default parameters: - name: message description: The message to display in the web app. required: true type: string fieldPaths: - ".spec.containers[0].env[0].value"
下一步计划
应用级别的组件间参数传递和依赖关系( workflow);
Policy 方案,便于研发在 Component 对 trait 提出诉求;
Component 增加版本的概念,同时给出 OAM 解决应用版本发布相关方式。
常见 FAQ
我们原有平台改造为 OAM 模型实现需要做什么?
对于原先是 K8s 上的应用管理平台,接入改造为 OAM 实现可以分为两个阶段:
实现 OAM ApplicationConfiguration Controller(简称 AppConfig Controller),这个 Controller 同时包含 OAM 的 Component、WorkloadDefinition、TraitDefinition、ScopeDefinition 等 CRD。AppConfig Controller 根据 OAM AppConfig 中的描述,拉起原有平台的 CRD Operator;
逐渐将原先的 CRD Operator 根据关注点分离的思想,分为 Workload 和 Trait。同时接入和复用 OAM 社区中更多的 Workload、Trait,丰富更多场景下的功能。
现有的 CRD Operator 为接入 OAM 需要做什么改变?
现有的 CRD Operator** 功能上可以平滑接入 OAM 体系,比如作为一个独立扩展 Workload 接入。但是为了更好的让终端用户体会到 OAM 关注点分离的好处,我们强烈建议 CRD Operator 根据研发和运维不同的关注点分离为不同的 CRD,研发关注的 CRD 作为 Workload 接入 OAM,运维关注的 CRD 作为 Trait 接入 OAM。
目前,OAM 规范和模型实际已解决许多现有问题,但它的路程才刚刚开始。OAM 是一个中立的开源项目,我们欢迎更多的人参与其中,共同定义云原生应用交付的未来。
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