补丁型特征
在自定义运维特征中，使用补丁型特征是一种比较常用的形式。
它让我们可以修改、补丁某些属性给组件对象（一般是工作负载）来完成特定操作，比如更新 sidecar 和节点亲和性（node affinity）的规则（并且，这个操作一定是在资源往集群部署前就已经生效）。
当我们的组件是从第三方提供并自定义而来的时候，由于它们的模版往往是固定不可变的，所以能使用补丁型特征就显得尤为有用了。
尽管运维特征是由 CUE 来定义，它能打补丁的组件类型并不限，不管是来自 CUE、Helm 还是其余支持的模版格式。
为组件打补丁
下面，我们通过一个节点亲和性（node affinity）的例子，讲解如何使用补丁型特征为组件打补丁：
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "affinity specify node affinity and toleration"
name: node-affinity
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {
spec: template: spec: {
if parameter.affinity != _|_ {
affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: [{
matchExpressions: [
for k, v in parameter.affinity {
key: k
operator: "In"
values: v
},
]}]
}
if parameter.tolerations != _|_ {
tolerations: [
for k, v in parameter.tolerations {
effect: "NoSchedule"
key: k
operator: "Equal"
value: v
}]
}
}
}
parameter: {
affinity?: [string]: [...string]
tolerations?: [string]: string
}
具体来说，我们上面的这个补丁型特征，假定了使用它的组件对象将会使用 spec.template.spec.affinity 这个字段。因此，我们需要用 appliesToWorkloads 来指明，让当前运维特征被应用到拥有这个字段的对应工作负载实例上。
另一个重要的字段是 podDisruptive，这个补丁型特征将修改 Pod 模板字段，因此对该运维特征的任何字段进行更改，都会导致 Pod 重启。我们应该增加 podDisruptive 并且设置它的值为 true，以此告诉用户这个运维特征生效后将导致 Pod 重新启动。
现在用户只需要，声明他们希望增加一个节点亲和性的规则到组件实例当中：
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2
kind: Application
metadata:
name: testapp
spec:
components:
- name: express-server
type: webservice
properties:
image: oamdev/testapp:v1
traits:
- type: "node-affinity"
properties:
affinity:
server-owner: ["owner1","owner2"]
resource-pool: ["pool1","pool2","pool3"]
tolerations:
resource-pool: "broken-pool1"
server-owner: "old-owner"
为其他运维特征打补丁
注意：该功能在 KubeVela 1.4 版本之后生效。
你还可以通过在 Definition 中使用 patchOutputs，来为其他运维特征打补丁。如：
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
name: patch-annotation
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patchOutputs: {
ingress: {
metadata: annotations: {
"kubernetes.io/ingress.class": "istio"
}
}
}
上面的这个补丁型特征，假定了它绑定的组件还有别的运维特征，并且别的运维特征拥有 ingress 资源。该补丁型特征则会为这个 ingress 资源打上一个 istio 的 annotation。
我们可以部署如下应用来查看：
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2
kind: Application
metadata:
name: testapp
spec:
components:
- name: express-server
type: webservice
properties:
image: oamdev/testapp:v1
traits:
- type: "gateway"
properties:
domain: testsvc.example.com
http:
"/": 8000
- type: "patch-annotation"
properties:
name: "patch-annotation-trait"
应用成功运行后，ingress 资源如下：
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
annotations:
kubernetes.io/ingress.class: istio
name: ingress
spec:
rules:
spec:
rules:
- host: testsvc.example.com
http:
paths:
- backend:
service:
name: express-server
port:
number: 8000
path: /
pathType: ImplementationSpecific
待解决的短板和解决方案
默认来说，补丁型特征是通过 CUE 的 merge 操作来实现的。它有以下限制：
- 不能处理有冲突的字段名
- 比方说，在一个组件实例中已经设置过这样的值
replicas=5，那一旦有运维特征实例，尝试给replicas字段的值打补丁就会失败。所以我们建议你提前规划好，不要在组件和运维特征之间使用重复的字段名。
- 比方说，在一个组件实例中已经设置过这样的值
- 数组列表被补丁时，会按索引顺序进行合并。如果数组里出现了重复的值，将导致问题。为了规避这个风险，请查询后面的解决方案。
策略补丁
策略补丁，通过增加注解（annotation）而生效，并支持如下两种模式。
请注意，这里开始并不是 CUE 官方提供的功能, 而是 KubeVela 扩展开发而来
1. 使用 +patchKey=<key_name> 注解
这个注解，是给数组列表打补丁用的。它的执行方式也不遵循 CUE 官方的方式，而是将每一个数组列表视作对象，并执行如下的策略：
- 如果发现重复的键名，补丁数据会直接替换掉它的值
- 如果没有重复键名，补丁则会自动附加这些数据
下面来看看，一个使用 patchKey 的策略补丁：
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "add sidecar to the app"
name: sidecar
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {
// +patchKey=name
spec: template: spec: containers: [parameter]
}
parameter: {
name: string
image: string
command?: [...string]
}
在上述的这个例子中，我们定义了要 patchKey 的字段 name，是来自容器的参数键名。如果工作负载中并没有同名的容器，那么一个 sidecar 容器就会被加到 spec.template.spec.containers 数组列表中。如果工作负载中有重名的 sidecar 运维特征，则会执行 merge 操作而不是附加。
在 KubeVela 1.4 版本之后，你可以使用
,分割多个 patchKey，如patchKey=name,image。
如果 patch 和 outputs 同时存在于一个运维特征定义中，patch 会率先被执行然后再渲染 outputs。
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "expose the app"
name: expose
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {spec: template: metadata: labels: app: context.name}
outputs: service: {
apiVersion: "v1"
kind: "Service"
metadata: name: context.name
spec: {
selector: app: context.name
ports: [
for k, v in parameter.http {
port: v
targetPort: v
},
]
}
}
parameter: {
http: [string]: int
}
在上面这个运维特征定义中，我们将会把一个 Service 添加到给定的组件实例上。同时会先去给工作负载类型打上补丁数据，然后基于模版里的 outputs 渲染余下的资源。
2. 使用 +patchStrategy=retainKeys 注解
这个注解的策略，与 Kubernetes 官方的 retainKeys 策略类似。
在一些场景下，整个对象需要被一起替换掉，使用 retainKeys 就是最适合的办法。
假定一个 Deployment 对象是这样编写的：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: retainkeys-demo
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
strategy:
type: rollingUpdate
rollingUpdate:
maxSurge: 30%
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: retainkeys-demo-ctr
image: nginx
现在如果我们想替换掉 rollingUpdate 策略，你可以这样写：
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2
kind: TraitDefinition
metadata:
name: recreate
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
extension:
template: |-
patch: {
spec: {
// +patchStrategy=retainKeys
strategy: type: "Recreate"
}
}
这个 YAML 资源将变更为：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: retainkeys-demo
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: retainkeys-demo-ctr
image: nginx
更多补丁型特征的使用场景
补丁型特征，针对组件层面做些整体操作时，非常有用。我们看看还可以满足哪些需求：
增加标签
比如说，我们要给组件实例打上 virtualgroup 的通用标签。
apiVersion: core.oam.dev/v1alpha2
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "Add virtual group labels"
name: virtualgroup
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {
spec: template: {
metadata: labels: {
if parameter.scope == "namespace" {
"app.namespace.virtual.group": parameter.group
}
if parameter.scope == "cluster" {
"app.cluster.virtual.group": parameter.group
}
}
}
}
parameter: {
group: *"default" | string
scope: *"namespace" | string
}
然后这样用就可以了:
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: Application
spec:
...
traits:
- type: virtualgroup
properties:
group: "my-group1"
scope: "cluster"
增加注解
与通用标签类似，你也可以给组件实例打补丁，增加一些注解。注解的格式，必须是 JSON。
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "Specify auto scale by annotation"
name: kautoscale
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: false
schematic:
cue:
template: |
import "encoding/json"
patch: {
metadata: annotations: {
"my.custom.autoscale.annotation": json.Marshal({
"minReplicas": parameter.min
"maxReplicas": parameter.max
})
}
}
parameter: {
min: *1 | int
max: *3 | int
}
增加 Pod 环境变量
给 Pod 去注入环境变量也是非常常见的操作。
这种使用方式依赖策略补丁而生效, 所以记得加上
+patchKey=name
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "add env into your pods"
name: env
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {
spec: template: spec: {
// +patchKey=name
containers: [{
name: context.name
// +patchStrategy=retainKeys
env: [
for k, v in parameter.env {
name: k
value: v
},
]
}]
}
}
parameter: {
env: [string]: string
}
基于外部鉴权服务注入 ServiceAccount
在这个场景下，service-account 是从一个鉴权服务中动态获取、再通过打补丁给到应用的。
我们这里展示的是，将 UID token 放进 HTTP header 的例子。你也可以用 HTTP body 来完成需求。
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "dynamically specify service account"
name: service-account
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
processing: {
output: {
credentials?: string
}
http: {
method: *"GET" | string
url: parameter.serviceURL
request: {
header: {
"authorization.token": parameter.uidtoken
}
}
}
}
patch: {
spec: template: spec: serviceAccountName: processing.output.credentials
}
parameter: {
uidtoken: string
serviceURL: string
}
增加 InitContainer
InitContainer 常用于预定义镜像内的操作，并且在承载应用的容器运行前就跑起来。
看看示例:
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: TraitDefinition
metadata:
annotations:
definition.oam.dev/description: "add an init container and use shared volume with pod"
name: init-container
spec:
appliesToWorkloads:
- deployments.apps
podDisruptive: true
schematic:
cue:
template: |
patch: {
spec: template: spec: {
// +patchKey=name
containers: [{
name: context.name
// +patchKey=name
volumeMounts: [{
name: parameter.mountName
mountPath: parameter.appMountPath
}]
}]
initContainers: [{
name: parameter.name
image: parameter.image
if parameter.command != _|_ {
command: parameter.command
}
// +patchKey=name
volumeMounts: [{
name: parameter.mountName
mountPath: parameter.initMountPath
}]
}]
// +patchKey=name
volumes: [{
name: parameter.mountName
emptyDir: {}
}]
}
}
parameter: {
name: string
image: string
command?: [...string]
mountName: *"workdir" | string
appMountPath: string
initMountPath: string
}
用法像这样:
apiVersion: core.oam.dev/v1beta1
kind: Application
metadata:
name: testapp
spec:
components:
- name: express-server
type: webservice
properties:
image: oamdev/testapp:v1
traits:
- type: "init-container"
properties:
name: "install-container"
image: "busybox"
command:
- wget
- "-O"
- "/work-dir/index.html"
- http://info.cern.ch
mountName: "workdir"
appMountPath: "/usr/share/nginx/html"
initMountPath: "/work-dir"