多集群下的 Tekton 流水线

1. 多集群构建 Tekton 的优势

借助于 Kubernetes, Tekton 已经具备很好的弹性, 能够支持大规模构建。同时, 开发 Task 主要使用 Yaml 和 Shell, 这扩大了 Tekton 的各种场景适配范围。

上面是一张 Tekton 在多集群下的示意图。为什么 Tekton 需要多集群执行流水线？

随时可变的 Kubernetes 集群。单一的 Kubernetes 集群, 无法满足运维的要求, 不能随时对集群进行变更。多集群下, 可以下架部分集群进行维护。
更大规模的构建。CI 对 CPU、内存、IO 资源的消耗很大, 容易压垮节点甚至集群。多集群能有效分担负载压力，提高可用性。
业务隔离。业务对代码安全等级、构建速度、构建环境要求不一样, 多集群能够提供隔离的环境, 定制化的流水线服务。

2. Kubernetes Cluster Federation

Kubernetes Cluster Federation 简称 KubeFed。KubeFed v2 相较于 v1 最大的改变是将 API Server 移除, 并且通过 CRD 机制完成 Federated Resource 的扩展。KubeFed Controller 管理这些 CRD, 并实现同步 Resources 跨集群编排等功能，实现模块化和定制化。下面是社区的架构图:

KubeFed 配置了两种类型的信息：

Type configuration, 声明 KubeFed 处理的 API 类型
Cluster configuration, 声明 KubeFed 管理哪些集群

Type configuration 有三个基本概念：

Templates，定义资源在集群中的模板描述
Placement，定义资源需要分发到哪些集群
Overrides，定义在集群中，需要覆盖 Templates 的字段内容

此外，通过 Status、Policy 和 Scheduling 可以实现更高级的功能:

Status 收集分发资源在各个集群中的状态
Policy 允许将资源分配给哪些集群的策略控制
Scheduling 允许资源跨集群迁移副本

除此，KubeFed 还提供了 MultiClusterDNS，可以用于多集群之间的服务发现。

3. 联邦化 Kubernetes 集群

3.1 准备集群并配置 Context

这里部署两个集群: dev1 作为主集群，用来作为 Tekton 的控制面，不运行流水线任务; dev2 作为子集群，用来执行 Tekton 流水线任务。

准备两个集群

主集群 dev1

1 2 3 4	kubectl get node NAME STATUS ROLES AGE VERSION node1 Ready control-plane,master,worker 151m v1.20.4

1 2 3	helm version version.BuildInfo{Version:"v3.2.1", GitCommit:"fe51cd1e31e6a202cba7dead9552a6d418ded79a", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.13.10"}

子集群 dev2

1 2 3 4	kubectl get node NAME STATUS ROLES AGE VERSION node1 Ready control-plane,master,worker 42d v1.20.4

在主集群上配置全部集群的 Context(要求集群 Apiserver 入口在一个网络，能够直连)，用来添加子集群

这里 contexts 中的 name 不能含义 @ 等特殊字符, 否则 join 时会报错。因为 name 会用来创建 Secret, 需要符合 Kubernetes 的命名规范。

将主集群 dev1 的 kubeconfig 放在 ~/.kube/config-1，并修改 name 等信息，格式如下:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	apiVersion: v1 clusters: - cluster: ... name: dev1.cluster.local contexts: - context: cluster: dev1.cluster.local user: dev1-kubernetes-admin name: dev1-context users: - name: dev1-kubernetes-admin user: ...

将子集群 dev2 的 kubeconfig 放在 ~/.kube/config-2，并修改 name 等信息，格式如下:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	apiVersion: v1 clusters: - cluster: ... name: dev2.cluster.local contexts: - context: cluster: dev2.cluster.local user: dev2-kubernetes-admin name: dev2-context users: - name: dev2-kubernetes-admin user: ...

合并 kubeconfig

1 2	cd $HOME/.kube/ KUBECONFIG=config-1:config-2 kubectl config view --flatten > $HOME/.kube/config

查看添加的集群 Context

1 2 3 4 5	kubectl config get-contexts CURRENT NAME CLUSTER AUTHINFO NAMESPACE dev1-context dev1.cluster.local dev1-kubernetes-admin dev2-context dev2.cluster.local dev2-kubernetes-admin

切换到主集群 dev1

1 2 3	kubectl config use-context dev1-context Switched to context "dev1-context".

3.2 在主集群上安装 KubeFed

使用 Helm 安装 KubeFed

1 2 3	git clone https://github.com/kubernetes-sigs/kubefed.git cd kubefed/charts/ helm install kubefed ./kubefed/ --namespace kube-federation-system --create-namespace

查看负载

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

kubectl get deploy,pod -n kube-federation-system NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE deployment.apps/kubefed-admission-webhook 1/1 1 1 95s deployment.apps/kubefed-controller-manager 2/2 2 2 95s NAME READY STATUS RESTARTS AGE pod/kubefed-admission-webhook-598bd776c6-gv4qh 1/1 Running 0 95s pod/kubefed-controller-manager-6d9bf98d74-n8kjz 1/1 Running 0 17s pod/kubefed-controller-manager-6d9bf98d74-nmb2j 1/1 Running 0 14s

3.3 在主集群上安装 kubefedctl

执行命令:

1 2 3	wget https://github.com/kubernetes-sigs/kubefed/releases/download/v0.8.0/kubefedctl-0.8.0-linux-amd64.tgz tar -zxvf kubefedctl-*.tgz mv kubefedctl /usr/local/bin/

3.4 添加集群

在主集群上执行命令, 将 dev1、dev2 都添加到主集群 dev1 上。

1 2 3 4 5	kubefedctl join dev1-context --host-cluster-context dev1-context --kubefed-namespace=kube-federation-system --v=2 I0625 14:32:42.969373 25920 join.go:861] Using secret named: dev1-context-dev1-context-token-2w8km I0625 14:32:42.972316 25920 join.go:934] Created secret in host cluster named: dev1-context-ln6vx I0625 14:32:42.991399 25920 join.go:299] Created federated cluster resource

1 2 3 4 5	kubefedctl join dev2-context --host-cluster-context dev1-context --kubefed-namespace=kube-federation-system --v=2 I0625 14:33:11.836472 26424 join.go:861] Using secret named: dev2-context-dev1-context-token-dcl8s I0625 14:33:11.840121 26424 join.go:934] Created secret in host cluster named: dev2-context-264dz I0625 14:33:11.898044 26424 join.go:299] Created federated cluster resource

查看集群列表:

1 2 3 4 5	kubectl -n kube-federation-system get kubefedclusters NAME AGE READY dev1-context 45s True dev2-context 16s True

3.5 测试集群是否联邦成功

查看已经联邦化的资源

安装 KubeFed 之后，常见的很多资源都已经联邦化，可以在 CRD 中查看:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

kubectl get crd |grep federated federatedclusterroles.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedconfigmaps.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federateddeployments.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedingresses.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedjobs.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatednamespaces.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedreplicasets.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedsecrets.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedserviceaccounts.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedservices.types.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedservicestatuses.core.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z federatedtypeconfigs.core.kubefed.io 2021-06-26T06:22:50Z

在 federatedtypeconfigs 中也可以看到已经开启联邦的资源。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	kubectl get federatedtypeconfigs.core.kubefed.io -n kube-federation-system NAME AGE clusterroles.rbac.authorization.k8s.io 29m configmaps 29m deployments.apps 29m ingresses.extensions 29m jobs.batch 29m namespaces 29m replicasets.apps 29m secrets 29m serviceaccounts 29m services 29m

创建一个联邦的 Namespace

Namespace 级别的资源需要放置在联邦化的 Namespace 下，否则在进行资源分发时，Controller 会报错。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: name: testing-fed --- apiVersion: types.kubefed.io/v1beta1 kind: FederatedNamespace metadata: name: testing-fed namespace: testing-fed spec: placement: clusters: - name: dev1-context - name: dev2-context

在主集群创建一个联邦的 Deployment

常见的 Deployment 是这样:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx namespace: default spec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - image: nginx name: nginx

而联邦的 Deployment 是这样。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

apiVersion: types.kubefed.io/v1beta1 kind: FederatedDeployment metadata: name: nginx-fed namespace: testing-fed spec: overrides: - clusterName: dev1-context clusterOverrides: - path: /spec/replicas value: 2 - clusterName: dev2-context clusterOverrides: - path: /spec/replicas value: 3 placement: clusters: - name: dev1-context - name: dev2-context template: metadata: labels: app: nginx namespace: testing-fed spec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - image: nginx name: nginx

FederatedDeployment 编写时，需要注意三个字段

代码语言：javascript复制

- overrides, 根据不同集群, 需要覆盖的字段属性。这里将 dev1 上的副本数改为 2，而将 dev2 上的副本数改为 3。
- placement, 资源需要放置的集群列表。这里放置在 dev1、dev2 两个集群。
- template, 资源的模板。这里是 Deployment 去掉 apiVersion 和 kind 的剩余部分。

验证资源是否分发成功

在 dev1 集群上

1 2 3 4 5	kubectl -n testing-fed get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-fed-6799fc88d8-7llk9 1/1 Running 0 8m2s nginx-fed-6799fc88d8-clc5w 1/1 Running 0 8m2s

在 dev2 集群上

1 2 3 4 5 6	kubectl -n testing-fed get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-fed-6799fc88d8-2ld4k 1/1 Running 0 7m49s nginx-fed-6799fc88d8-6dncp 1/1 Running 0 7m49s nginx-fed-6799fc88d8-x64fb 1/1 Running 0 7m49s

4. 联邦化 Tekton 的 CRD 资源

4.1 安装 Tekton

在所有集群上都需要安装 Tekton

1	kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/shaowenchen/scripts/main/image-sync/tektondev/dockerhub/release-0.24.1.yaml

由于 Tekton 社区使用的是 gcr.io 的镜像, 有些主机环境上可能无法拉取。我在 Dockerhub 上对其进行了备份, 在这里可以找到相关的 yaml, https://github.com/shaowenchen/scripts/tree/main/image-sync/tektondev/dockerhub 。

4.2 联邦化 Tekton 的 CRD

安装 KubeFed 时, 会默认将常见的 Deployment、Secret 等联邦化, 但如果是用户自定义的 CRD 就需要手动开启。

执行命令:

1 2 3 4 5 6 7 8	kubefedctl enable clustertasks.tekton.dev kubefedctl enable conditions.tekton.dev kubefedctl enable pipelineresources.tekton.dev kubefedctl enable pipelineruns.tekton.dev kubefedctl enable pipelines.tekton.dev kubefedctl enable runs.tekton.dev kubefedctl enable taskruns.tekton.dev kubefedctl enable tasks.tekton.dev

以 taskruns 为例, kubefedctl enable taskruns.tekton.dev 会自动创建两个资源:

customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/federatedtaskruns.types.kubefed.io, 联邦 CRD 资源 federatedtaskruns
federatedtypeconfig.core.kubefed.io/taskruns.tekton.dev, 在 kube-federation-system 命名空间下, 创建 federatedtypeconfig 类型的资源 taskruns 开启资源分发使能

4.3 编辑新创建的联邦 CRD 资源添加字段

缺少这一步, 会导致同步到子集群的 CR 资源内容为空。因为 kubefedctl enable 联邦化 CRD 资源缺少 template 字段。

执行命令:

1	kubectl edit crd federatedtasks.types.kubefed.io

在与 overrides 、placement 平级的层次，添加下面示例的 template 内容即可。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1 ... spec: versions: - name: v1beta1 schema: openAPIV3Schema: properties: spec: properties: overrides: ... placement: ... template: type: object x-kubernetes-preserve-unknown-fields: true type: object

如果觉得不够清晰，可以参考 https://github.com/shaowenchen/scripts/tree/main/image-sync/tektondev/kubefed 修改。如果你也是使用版本 0.24.1, 可以直接 kubectl apply 这些 CRD 资源。

4.4 测试多集群下分发 Tekton 对象

这里为了避免粘贴大量 yaml, 直接提前预先在子集群上创建 Task 资源, 而没有使用 FederatedTask 进行分发。

在子集群上创建 Task

1	kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/tektoncd/catalog/main/task/git-clone/0.4/git-clone.yaml -n testing-fed

在主集群 dev1 上创建 FederatedTaskRun 资源分发到子集群 dev2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21	apiVersion: types.kubefed.io/v1beta1 kind: FederatedTaskRun metadata: name: git-clone-test namespace: testing-fed spec: placement: clusters: - name: dev2-context template: metadata: namespace: testing-fed spec: workspaces: - name: output emptyDir: {} taskRef: name: git-clone params: - name: url value: https://github.com/kelseyhightower/nocode

在子集群 dev2 上查看 Tekton 的 Taskrun 任务

1 2 3 4	kubectl get taskrun -n testing-fed NAME SUCCEEDED REASON STARTTIME COMPLETIONTIME git-clone-test True Succeeded 15s 7s

5. 总结

本文主要介绍并实践了利用 KubeFed 管理多集群，对 Tekton CRD 资源进行联邦化。

多集群下的 Tekton，使用主集群管理资源，使用子集群执行流水线，能够有效均衡负载，增加流水线的并发执行量，提高 CICD 系统的可维护性。

这里的 KubeFed 主要是用来存储并分发 Tekton 对象资源。如果自研编码，可以通过数据存储加循环控制器完成，但是利用 KubeFed Controller 能快速实现，同时避免了很多潜在的问题。KubeFed 用于做跨集群的资源分发，非常适用。

6. 参考

https://github.com/kubernetes-sigs/kubefed

kubernetes devops

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