使用 Ansible 管理 Kubernetes 資源

前兩天，一篇「Think twice before using Helm[1]」(譯文:「恕我直言，對Helm大家還是要三思而后用」) 引起了大家的關注。作者從認證，生命周期管理，錯誤處理等多個角度說明了 Helm 自身的問題。我基本贊同作者的觀點。多數情況下我們只是把 helm 當做一個模板引擎在使用，把 charts 生成 Kubernetes 可以處理的格式。但是從使用角度來說，這個模板實現的太重了。有興趣的可以去讀讀原文。

那如果 Helm 不輕量好用的話，我們有啥其他選擇?

Ansible 做為部署管理的工具，正在受到越來越多的運維人員的追捧。他支持 Jinja2 的模板引擎，而且是無代理節點的架構，很方便來做一些模板工作。所以本文來介紹使用 Ansible 如何管理 Kubernetes 上面的資源。

首先使用 Ansible 避免不了使用其模塊。與 Kubernetes 相關的模塊可以從[2]找到。現在主要有k8s, k8s_facts, k8s_scale, kubernetes和oc 5個模塊。其中 kubernetes 和 oc 模塊因為實現邏輯不好用，在 ansible 2.6 版本中已經廢棄掉， 推薦使用前三個。其中，k8s_scale 來自 ansible 2.5, k8s 來自 ansible 2.6, k8s_facts 來自 ansible 2.7。使用這三個模塊的話，還需要安裝 openshift 的 Python 包。以下代碼全部基于 ansible 2.7 版本。

一、k8s 模塊

管理 kubernetes 各種資源的話，使用 k8s 模塊就可以了，如下是創建 namespace 的寫法

• name: Create a k8s namespace
  k8s:
  name: testing
  api_version: v1
  kind: Namespace
  state: present
  如果要創建一個 Service, 也可以使用如下面的寫法。

• name: Create a Service object from an inline definition
  k8s:
  state: present
  definition:
  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
  name: web
  namespace: testing
  labels:
  app: galaxy
  service: web
  spec:
  selector:
  app: galaxy
  service: web
  ports:
  • protocol: TCP
    targetPort: 8000
    name: port-8000-tcp
    port: 8000
    可以看到 definition 里面就是原生的 Kubernetes 里面的寫法，而 k8s 模塊的參數也寫少，所以上手會很快。

如果 k8s 模塊和 ansible lookup 插件合用的話，可以寫出更加簡潔的代碼，如下

#tasks.yml

• name: Create a Service object from an external file
  var:
  name: "web"
  k8s:
  state: present
  definition:
  {{ lookup('template', '/path/to/service.yml') | to_yaml(indent=6) }}
  #/path/to/service.yml

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
  name: {{ name }} # <-- 這里可以使用變量
  namespace: testing
  labels:
  app: galaxy
  service: web
  spec:
  selector:
  app: galaxy
  service: web
  ports:

  • protocol: TCP
    targetPort: 8000
    name: port-8000-tcp
    port: 8000
    可以看到 Kubernetes service 文件可以完全從 task 里面獨立出來，獨立后的寫法就是原生的 kubernetes 的格式，基本就和 Charts 的結構差不多了。

基于此，完全可以使用這種方式替換掉 helm 的模板功能，而且沒有引入任何額外的依賴，就是直接的 ansible 生成相關文件，丟給 kubernetes api 來處理。等部署完成后，我們也可以脫離 Ansible 繼續通過 kubelet 命令維護這些資源。也正是由于這么簡潔的實現，k8s 模塊可以管理 Kubernetes 和 OpenShift, 也可以管理各種 CRD 資源。

相比于 helm ， 這種方法的缺點在于 YAML 文件都要自己寫，沒有社區在維護的 Charts。不像 helm 那樣，一個命令就可以把服務都安裝上。前期的工作還是挺多的。但是從另外一個角度來說，社區維護的 Charts 做一些 Demo 還可以，真要生產上面使用，還是要做大量工作的。所以從這個角度上講，使用 Ansible 也沒有帶來太大的工作量。

我更期待社區可以使用 Ansible 直接管理 Charts 資源，或可以有一個工具把 Charts 的 Go 模板轉成 Ansible 可以接受的 Jinja2 格式。

二、k8s_scale 和 k8s_facts 模塊

這兩個模塊算輔助的功能，我覺得使用的機會可能并不會太多。k8s_scale 的例子如下：

• name: Scale deployment up, and extend timeout
  k8s_scale:
  api_version: v1
  kind: Deployment
  name: elastic
  namespace: myproject
  replicas: 3
  wait_timeout: 60

• name: Scale deployment down when current replicas match
  k8s_scale:
  api_version: v1
  kind: Deployment
  name: elastic
  namespace: myproject
  current_replicas: 3
  replicas: 2
  它可以動態調整 Deployment 的 replicas 個數，基本上等同于kubectl scale 命令，但是這個功能基本可以使用 k8s 模塊通過改變 replicas 參數來調整。

k8s_facts的例子如下：

• name: Get an existing Service object
  k8s_facts:
  api_version: v1
  kind: Service
  name: web
  namespace: testing
  register: web_service
  使用他，你可以檢查某個資源是否存在，如果存在的話，還可以獲得這個資源的yaml 文件描述，我覺得在 Ansible 流程控制中會有一些作用，可以根據當前 Kubernets 里面資源情況，有選擇的做一些動作。

三、小技巧

因為 Ansible 是 Python 編寫的，在使用 pip 安裝時容易破壞系統已經安裝的 Python 包，推薦使用虛擬環境來安裝。

#mkvirtualenv --system-site-packages ansible
#pip install 'ansible<2.7' openshift

使用時，需要指定 Ansible 使用的 python interpreter 變量

#workon ansible
#ansible-playbook -i localhost, -c local test.yml -e ansible_python_interpreter=${VIRTUAL_ENV}/bin/python

四、demo

以下是使用 ansible 在 OpenShift 上面部署 echoserver 的一個完整例子

• hosts: localhost
  connection: local
  gather_facts: false
  vars:
  namespace: demo
  tasks:
  • name: Create echo server deployment config
    k8s:
    namespace: "{{ namespace }}"
    definition:
    apiVersion: v1
    kind: DeploymentConfig
    metadata:
    name: echoserver
    spec:
    replicas: 1
    template:
    metadata:
    labels:
    app: echoserver
    spec:
    containers:
    • name: echoserver
      image: googlecontainer/echoserver:1.5
      readnessProbe:
      httpGet:
      port: 8080
      path: /
      initialDelaySeconds: 20
      periodSeconds: 5
      livenessProbe:
      httpGet:
      port: 8080
      path: /
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 3
  • name: Create echo server service
    k8s:
    namespace: "{{ namespace }}"
    definition:
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
    name: echoserver
    spec:
    ports:
    • name: http
      port: 8080
      targetPort: 8080
      selector:
      app: echoserver
  • name: Create echo server router
    k8s:
    namespace: "{{ namespace }}"
    definition:
    kind: Route
    apiVersion: route.openshift.io/v1
    metadata:
    name: echoserver
    spec:
    host: echoserver.local
    to:
    kind: Service
    name: echoserver
    port:
    targetPort: http

參考文獻：

[1]https://medium.com/virtuslab/think-twice-before-using-helm-25fbb18bc822；
[2]https://docs.ansible.com/ansible/latest/modules/list_of_clustering_modules.html；