Kubernetes(k8s)手册 Kubernetes 使用Kustomize对Kubernetes对象进行声明式管理

使用 Kustomize 对 Kubernetes 对象进行声明式管理

Kustomize 是一个独立的工具，用来通过 kustomization 文件定制 Kubernetes 对象。

从 1.14 版本开始，kubectl 也开始支持使用 kustomization 文件来管理 Kubernetes 对象。 要查看包含 kustomization 文件的目录中的资源，执行下面的命令：

kubectl kustomize <kustomization_directory>

要应用这些资源，使用参数 --kustomize 或 -k 标志来执行 kubectl apply：

kubectl apply -k <kustomization_directory>

在开始之前

安装 kubectl。

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Katacoda

• 玩转 Kubernetes

要检查版本，请输入 ​kubectl version​。

Kustomize 概述

Kustomize 是一个用来定制 Kubernetes 配置的工具。它提供以下功能特性来管理 应用配置文件：

• 从其他来源生成资源
• 为资源设置贯穿性（Cross-Cutting）字段
• 组织和定制资源集合

生成资源

ConfigMap 和 Secret 包含其他 Kubernetes 对象（如 Pod）所需要的配置或敏感数据。 ConfigMap 或 Secret 中数据的来源往往是集群外部，例如某个 ​.properties​ 文件或者 SSH 密钥文件。 Kustomize 提供 ​secretGenerator ​和 ​configMapGenerator​，可以基于文件或字面 值来生成 Secret 和 ConfigMap。

configMapGenerator

要基于文件来生成 ConfigMap，可以在 ​configMapGenerator ​的 ​files ​列表中添加表项。 下面是一个根据 ​.properties​ 文件中的数据条目来生成 ConfigMap 的示例：

# 生成一个  application.properties 文件
cat <<EOF >application.properties
FOO=Bar
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
configMapGenerator:
- name: example-configmap-1
  files:
  - application.properties
EOF

所生成的 ConfigMap 可以使用下面的命令来检查：

kubectl kustomize ./

所生成的 ConfigMap 为：

apiVersion: v1
data:
  application.properties: |
        FOO=Bar
kind: ConfigMap
metadata:
  name: example-configmap-1-8mbdf7882g

要从 env 文件生成 ConfigMap，请在 ​configMapGenerator ​中的 ​envs ​列表中添加一个条目。 这也可以用于通过省略 ​=​ 和值来设置本地环境变量的值。

建议谨慎使用本地环境变量填充功能 —— 用补丁覆盖通常更易于维护。 当无法轻松预测变量的值时，从环境中设置值可能很有用，例如 git SHA。

下面是一个用来自 ​.env​ 文件的数据生成 ConfigMap 的例子：

# 创建一个 .env 文件
# BAZ 将使用本地环境变量 $BAZ 的取值填充
cat <<EOF >.env
FOO=Bar
BAZ
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
configMapGenerator:
- name: example-configmap-1
  envs:
  - .env
EOF

可以使用以下命令检查生成的 ConfigMap：

BAZ=Qux kubectl kustomize ./

生成的 ConfigMap 为：

apiVersion: v1
data:
  BAZ: Qux
  FOO: Bar
kind: ConfigMap
metadata:
  name: example-configmap-1-892ghb99c8

Note: ​.env​ 文件中的每个变量在生成的 ConfigMap 中成为一个单独的键。 这与之前的示例不同，前一个示例将一个名为 ​.properties​ 的文件（及其所有条目）嵌入到同一个键的值中。

ConfigMap 也可基于字面的键值偶对来生成。要基于键值偶对来生成 ConfigMap， 在 ​configMapGenerator ​的 ​literals ​列表中添加表项。下面是一个例子，展示 如何使用键值偶对中的数据条目来生成 ConfigMap 对象：

cat <<EOF >./kustomization.yaml
configMapGenerator:
- name: example-configmap-2
  literals:
  - FOO=Bar
EOF

可以用下面的命令检查所生成的 ConfigMap：

kubectl kustomize ./

所生成的 ConfigMap 为：

apiVersion: v1
data:
  FOO: Bar
kind: ConfigMap
metadata:
  name: example-configmap-2-g2hdhfc6tk

要在 Deployment 中使用生成的 ConfigMap，使用 configMapGenerator 的名称对其进行引用。 Kustomize 将自动使用生成的名称替换该名称。

这是使用生成的 ConfigMap 的 deployment 示例：

# 创建一个 application.properties 文件
cat <<EOF >application.properties
FOO=Bar
EOF
cat <<EOF >deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: my-app
        volumeMounts:
        - name: config
          mountPath: /config
      volumes:
      - name: config
        configMap:
          name: example-configmap-1
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
configMapGenerator:
- name: example-configmap-1
  files:
  - application.properties
EOF

生成 ConfigMap 和 Deployment：

kubectl kustomize ./

生成的 Deployment 将通过名称引用生成的 ConfigMap：

apiVersion: v1
data:
  application.properties: |
        FOO=Bar
kind: ConfigMap
metadata:
  name: example-configmap-1-g4hk9g2ff8
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: my-app
  name: my-app
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - image: my-app
        name: app
        volumeMounts:
        - mountPath: /config
          name: config
      volumes:
      - configMap:
          name: example-configmap-1-g4hk9g2ff8
        name: config

secretGenerator

你可以基于文件或者键值偶对来生成 Secret。要使用文件内容来生成 Secret， 在 ​secretGenerator ​下面的 ​files ​列表中添加表项。 下面是一个根据文件中数据来生成 Secret 对象的示例：

# 创建一个 password.txt 文件
cat <<EOF >./password.txt
username=admin
password=secret
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
secretGenerator:
- name: example-secret-1
  files:
  - password.txt
EOF

所生成的 Secret 如下：

apiVersion: v1
data:
  password.txt: dXNlcm5hbWU9YWRtaW4KcGFzc3dvcmQ9c2VjcmV0Cg==
kind: Secret
metadata:
  name: example-secret-1-t2kt65hgtb
type: Opaque

要基于键值偶对字面值生成 Secret，先要在 ​secretGenerator ​的 ​literals ​列表中添加表项。下面是基于键值偶对中数据条目来生成 Secret 的示例：

cat <<EOF >./kustomization.yaml
secretGenerator:
- name: example-secret-2
  literals:
  - username=admin
  - password=secret
EOF

所生成的 Secret 如下：

apiVersion: v1
data:
  password: c2VjcmV0
  username: YWRtaW4=
kind: Secret
metadata:
  name: example-secret-2-t52t6g96d8
type: Opaque

与 ConfigMaps 一样，生成的 Secrets 可以通过引用 secretGenerator 的名称在部署中使用：

# 创建一个 password.txt 文件
cat <<EOF >./password.txt
username=admin
password=secret
EOF
cat <<EOF >deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: my-app
        volumeMounts:
        - name: password
          mountPath: /secrets
      volumes:
      - name: password
        secret:
          secretName: example-secret-1
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
secretGenerator:
- name: example-secret-1
  files:
  - password.txt
EOF

generatorOptions

所生成的 ConfigMap 和 Secret 都会包含内容哈希值后缀。 这是为了确保内容发生变化时，所生成的是新的 ConfigMap 或 Secret。 要禁止自动添加后缀的行为，用户可以使用 ​generatorOptions​。 除此以外，为生成的 ConfigMap 和 Secret 指定贯穿性选项也是可以的。

cat <<EOF >./kustomization.yaml
configMapGenerator:
- name: example-configmap-3
  literals:
  - FOO=Bar
generatorOptions:
  disableNameSuffixHash: true
  labels:
    type: generated
  annotations:
    note: generated
EOF

运行 ​kubectl kustomize ./​ 来查看所生成的 ConfigMap：

apiVersion: v1
data:
  FOO: Bar
kind: ConfigMap
metadata:
  annotations:
    note: generated
  labels:
    type: generated
  name: example-configmap-3

设置贯穿性字段

在项目中为所有 Kubernetes 对象设置贯穿性字段是一种常见操作。 贯穿性字段的一些使用场景如下：

• 为所有资源设置相同的名字空间
• 为所有对象添加相同的前缀或后缀
• 为对象添加相同的标签集合
• 为对象添加相同的注解集合

下面是一个例子：

# 创建一个 deployment.yaml
cat <<EOF >./deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
namespace: my-namespace
namePrefix: dev-
nameSuffix: "-001"
commonLabels:
  app: bingo
commonAnnotations:
  oncallPager: 800-555-1212
resources:
- deployment.yaml
EOF

执行 ​kubectl kustomize ./​ 查看这些字段都被设置到 Deployment 资源上：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    oncallPager: 800-555-1212
  labels:
    app: bingo
  name: dev-nginx-deployment-001
  namespace: my-namespace
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: bingo
  template:
    metadata:
      annotations:
        oncallPager: 800-555-1212
      labels:
        app: bingo
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx

组织和定制资源

一种常见的做法是在项目中构造资源集合并将其放到同一个文件或目录中管理。 Kustomize 提供基于不同文件来组织资源并向其应用补丁或者其他定制的能力。

组织

Kustomize 支持组合不同的资源。​kustomization.yaml​ 文件的 ​resources ​字段 定义配置中要包含的资源列表。你可以将 ​resources ​列表中的路径设置为资源配置文件 的路径。下面是由 Deployment 和 Service 构成的 NGINX 应用的示例：

# 创建 deployment.yaml 文件
cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
# 创建 service.yaml 文件
cat <<EOF > service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  selector:
    run: my-nginx
EOF
# 创建 kustomization.yaml 来组织以上两个资源
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
- service.yaml
EOF

​kubectl kustomize ./​ 所得到的资源中既包含 Deployment 也包含 Service 对象。

定制

补丁文件（Patches）可以用来对资源执行不同的定制。 Kustomize 通过 ​patchesStrategicMerge ​和 ​patchesJson6902 ​支持不同的打补丁 机制。​patchesStrategicMerge ​的内容是一个文件路径的列表，其中每个文件都应可解析为 策略性合并补丁（Strategic Merge Patch）。 补丁文件中的名称必须与已经加载的资源的名称匹配。 建议构造规模较小的、仅做一件事情的补丁。 例如，构造一个补丁来增加 Deployment 的副本个数；构造另外一个补丁来设置内存限制。

# 创建 deployment.yaml 文件
cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
# 生成一个补丁 increase_replicas.yaml
cat <<EOF > increase_replicas.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 3
EOF
# 生成另一个补丁 set_memory.yaml
cat <<EOF > set_memory.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        resources:
          limits:
            memory: 512Mi
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
patchesStrategicMerge:
- increase_replicas.yaml
- set_memory.yaml
EOF

执行 ​kubectl kustomize ./​ 来查看 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: my-nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            memory: 512Mi

并非所有资源或者字段都支持策略性合并补丁。为了支持对任何资源的任何字段进行修改， Kustomize 提供通过 ​patchesJson6902 ​来应用 JSON 补丁的能力。为了给 JSON 补丁找到正确的资源，需要在 ​kustomization.yaml​ 文件中指定资源的 组（group）、版本（version）、类别（kind）和名称（name）。 例如，为某 Deployment 对象增加副本个数的操作也可以通过 ​patchesJson6902 ​来完成：

# 创建一个 deployment.yaml 文件
cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
# 创建一个 JSON 补丁文件
cat <<EOF > patch.yaml
- op: replace
  path: /spec/replicas
  value: 3
EOF
# 创建一个 kustomization.yaml
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
patchesJson6902:
- target:
    group: apps
    version: v1
    kind: Deployment
    name: my-nginx
  path: patch.yaml
EOF

执行 ​kubectl kustomize ./​ 以查看 ​replicas ​字段被更新：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: my-nginx
        ports:
        - containerPort: 80

除了补丁之外，Kustomize 还提供定制容器镜像或者将其他对象的字段值注入到容器 中的能力，并且不需要创建补丁。 例如，你可以通过在 ​kustomization.yaml​ 文件的 ​images ​字段设置新的镜像来 更改容器中使用的镜像。

cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
images:
- name: nginx
  newName: my.image.registry/nginx
  newTag: 1.4.0
EOF

执行 ​kubectl kustomize ./​ 以查看所使用的镜像已被更新：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - image: my.image.registry/nginx:1.4.0
        name: my-nginx
        ports:
        - containerPort: 80

有些时候，Pod 中运行的应用可能需要使用来自其他对象的配置值。 例如，某 Deployment 对象的 Pod 需要从环境变量或命令行参数中读取读取 Service 的名称。 由于在 ​kustomization.yaml​ 文件中添加 ​namePrefix ​或 ​nameSuffix ​时 Service 名称可能发生变化，建议不要在命令参数中硬编码 Service 名称。 对于这种使用场景，Kustomize 可以通过 ​vars ​将 Service 名称注入到容器中。

# 创建一个 deployment.yaml 文件（引用此处的文档分隔符）
cat <<'EOF' > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        command: ["start", "--host", "$(MY_SERVICE_NAME)"]
EOF
# 创建一个 service.yaml 文件
cat <<EOF > service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  selector:
    run: my-nginx
EOF
cat <<EOF >./kustomization.yaml
namePrefix: dev-
nameSuffix: "-001"
resources:
- deployment.yaml
- service.yaml
vars:
- name: MY_SERVICE_NAME
  objref:
    kind: Service
    name: my-nginx
    apiVersion: v1
EOF

执行 ​kubectl kustomize ./​ 以查看注入到容器中的 Service 名称是 ​dev-my-nginx-001​：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: dev-my-nginx-001
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - command:
        - start
        - --host
        - dev-my-nginx-001
        image: nginx
        name: my-nginx

基准（Bases）与覆盖（Overlays）

Kustomize 中有 基准（bases） 和 覆盖（overlays） 的概念区分。 基准 是包含 ​kustomization.yaml​ 文件的一个目录，其中包含一组资源及其相关的定制。 基准可以是本地目录或者来自远程仓库的目录，只要其中存在 ​kustomization.yaml​ 文件即可。 覆盖 也是一个目录，其中包含将其他 kustomization 目录当做 ​bases ​来引用的 ​kustomization.yaml​ 文件。 基准不了解覆盖的存在，且可被多个覆盖所使用。 覆盖则可以有多个基准，且可针对所有基准中的资源执行组织操作，还可以在其上执行定制。

# 创建一个包含基准的目录
mkdir base
# 创建 base/deployment.yaml
cat <<EOF > base/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
EOF
# 创建 base/service.yaml 文件
cat <<EOF > base/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  selector:
    run: my-nginx
EOF
# 创建 base/kustomization.yaml
cat <<EOF > base/kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
- service.yaml
EOF

此基准可在多个覆盖中使用。你可以在不同的覆盖中添加不同的 ​namePrefix ​或 其他贯穿性字段。下面是两个使用同一基准的覆盖：

mkdir dev
cat <<EOF > dev/kustomization.yaml
bases:
- ../base
namePrefix: dev-
EOF
mkdir prod
cat <<EOF > prod/kustomization.yaml
bases:
- ../base
namePrefix: prod-
EOF

如何使用 Kustomize 来应用、查看和删除对象

在 ​kubectl ​命令中使用 ​--kustomize​ 或 ​-k​ 参数来识别被 ​kustomization.yaml​ 所管理的资源。 注意 ​-k​ 要指向一个 kustomization 目录。例如：

kubectl apply -k <kustomization 目录>/

假定使用下面的 ​kustomization.yaml​，

# 创建 deployment.yaml 文件
cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
# 创建 kustomization.yaml
cat <<EOF >./kustomization.yaml
namePrefix: dev-
commonLabels:
  app: my-nginx
resources:
- deployment.yaml
EOF

执行下面的命令来应用 Deployment 对象 ​dev-my-nginx​：

kubectl apply -k ./

deployment.apps/dev-my-nginx created

运行下面的命令之一来查看 Deployment 对象 ​dev-my-nginx​：

kubectl get -k ./

kubectl describe -k ./

执行下面的命令来比较 Deployment 对象 ​dev-my-nginx​ 与清单被应用之后 集群将处于的状态：

kubectl diff -k ./

执行下面的命令删除 Deployment 对象 ​dev-my-nginx​：

kubectl delete -k ./

deployment.apps "dev-my-nginx" deleted

Kustomize 功能特性列表