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：
[ol]
[/ol]
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
# Create a directory to hold the base
mkdir base
# Create a base/deployment.yaml
cat base/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: ldap
labels:
app: ldap
spec:
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.yaml
cat base/kustomization.yaml
resources:
- deployment.yaml
EOF
# Create a directory to hold the prod overlay
mkdir prod
# Create a prod/deployment.yaml
cat prod/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: ldap
spec:
replicas: 6
template:
spec:
volumes:
- name: ldap-data
emptyDir: null
gcePersistentDisk:
readOnly: true
pdName: ldap-persistent-storage
EOF
cat prod/kustomization.yaml
resources:
- ../base
patchesStrategicMerge:
- deployment.yaml
EOF
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
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 ./prod
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: ldap
name: ldap
spec:
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
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
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"
}
}
]
}
上述 KCL 代码中我们分别声明了一个 Kubernetes Deployment 资源的 apiVersion、kind、metadata 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 \
输出如下:
8c8
replicas: 6
30c30,33
emptyDir: null
> gcePersistentDisk:
> readOnly: true
> pdName: ldap-persistent-storage
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 deployment
kcl main.k -o deployment.yaml
# Generate prod deployment
kcl main.k -o prod-deployment.yaml -D env=prod
# Diff prod deployment and base deployment
diff prod-deployment.yaml deployment.yaml
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
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 AGE
ldap 0/6 6 0 15s
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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