初探云原生应用管理之:聊聊 Tekton 项目

文章来源:阿里巴巴云原生,点击查看原文。

“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开。” 越来越多专门给 Kubernetes 做应用发布的工具开始缤纷呈现,帮助大家管理和发布不断增多的 Kubernetes 应用。在做技术选型的时候,我们需要给业务选择一个最好的工具、最稳的底座。那我们又该如何比较和衡量这些工具的呢?在这篇文章中阿里一线工程师给大家分享自己独特的体验。洗尽铅华,一起品味这“山寺桃花”。

背景

近年来,伴随着云原生社区(CNCF Community)的迅猛发展,越来越多的应用跑在了 Kubernetes 上。慢慢地,大家的关注点也逐渐从资源层转移到应用层。一方面,我们看到在有越来越多新的 Kubernetes Operators 出现,用来自动化应用的部署和运维。另一方面,随着各路大型云厂商入场,Kubernetes 服务以后就会像家里的水和电一样随心所欲可用,自己再去动手搭建已经没有了意义。于是人们提出了“Kubernetes 将会消失”,这其实指的是以 Kubernetes 为底座来面向全世界任何一个云以及数据中心交付应用,会是接下来的必然趋势。关于这个趋势,我们团队的同学专门在 InfoQ 上写过一篇关于《Kubernetes 多集群/多云技术与发展》(https://www.infoq.cn/article/sbwSX8ypxgID2-SB723K)的文章,欢迎大家进一步阅读。

Tekton 项目有什么特殊之处?

基于 Kubernetes 做应用发布的工具,我们有着许多选择,其中不乏业界知名项目 Jenkins X、Spinnaker,也有创业公司出来的小工具比如 Argo Rollout。不过在这其中,我们团队现在主要使用的是 Tekton。这里也有个重要的背景,那就是我们团队要面向多云/多集群交付的,是复杂有状态的阿里巴巴中间件应用。这因素我马上会详细介绍到。

可能还有部分同学还不了解 Tekton 项目是什么?这里我先简单介绍下。Tekton 是一款 Kubernetes 原生的应用发布框架,主要用来构建 CI/CD 系统。它原本是 Knative 项目里面一个叫做 build-pipeline 的子项目,用来作为 knative-build 的下一代引擎。然而,随着 Kubernetes 社区里各种各样的需求涌入,这个子项目慢慢成长为一个通用的框架,能够提供灵活强大的能力去做基于 Kubernetes 的构建发布。

可能不少同学会感到疑惑,有这么多功能丰富、声名远扬的项目,为什么我们选择了灰姑娘般的 Tekton?客官别急,容我们先来梳理一下这个平台底座的要求:

  • Kubernetes 原生:流程和概念,尤其是面向用户的部分,需要融入到 Kubernetes 体系中。此外,最好能跟生态里的其他工具互相连通,成为生态的一环。

    举个例子:Spinnaker 这个项目是很强大的,但它的设计初衷,是面向公有云进行应用交付用的(以虚拟机为运行时),Kubernetes 只是它所支持的一种 Provider,并且 Provider 还得用 Groovy 写集成插件。这就使得它跟 Kubernetes 的协作是比较别扭的。

  • 灵活扩展:基本上所有工具都不能够满足我们复杂多变的业务需求。这些工具架构本身需要提供足够灵活的扩展性,来快速定制实现所需功能。

    举个例子:Argo Rollout 本身的应用发布,是跟 Kubernetes 的 Workload (比如 Deployment )耦合在一起的。这就不是一个很具备扩展性的做法。最简单的例子:对于复杂有状态应用来说,大多都是用 Operator 或者 OpenKruise 管理的,这时候 Argo Rollout 该怎么办呢?

  • 轻量级:工具本身不能做得“太重”,即不能有太多的组件或太多的概念。小而轻的项目初期易上手、中期易交付、后期易维护。

    举个例子:Spinnaker 虽然功能强大,但是这也就意味着它把所有的事情都帮你做了。而我们团队要发布的应用是复杂有状态的中间件应用, 是需要我们写自己的 Rollout Controller 来控制发布流程的。这个要基于 Spinnaker 来做,还得大量做二次开发了,于是原有的众多功能和组件反而成了负担。

  • 白盒化:运行中的管道、步骤等需要“白盒化”,即对外暴露状态。这样才能跟前端工具联通,给用户展示实时状态信息。

    举个例子:Tekton 其实只提供 Pipeline 这个一个功能,Pipeline 会被直接映射成 Kubernetes Pod 等 API 资源。而比如应用发布过程的控制,灰度和上线策略,都是我们自己编写 Kubernetes Controller 来实现的,这个可控度其实是我们比较喜欢的。另外,这种设计,也就意味着 Tekton 不会在 Kubernetes 上盖一个“大帽子”,比如我们想看发布状态、日志,就等是直接通过 Kubernetes 查看这个 Pipeline 对应的 Pod 的状态和日志,不需要再面对另外一个 API。

接下来我们在几个候选项目之间做比较:

可以看到,Tekton 在灵活实现定制化功能、Kubernetes 原生性、以及社区里的受欢迎程度等方面可以说还是优势明显的。这也是为什么,我们团队在负责阿里中间件复杂有状态应用的交付工作时,选择了在 Tekton 之上构建应用交付体系。

实践案例:使用 Tekton 自动化应用发布

接下来我们将分享使用 Tekton 自动化应用发布的实践案例。

一个基于 Tekton 的应用发布平台的架构如下:

这里的流程大致是:

  1. 用户把需要部署的应用先按照一套标准的应用定义写成 YAML 文件(类似 Helm Chart);

  2. 用户把应用定义 YAML 推送到 Git 仓库里;

  3. Tekton CD(一个 Kubernetes Operator)会监听到相应的改动,根据不同条件生成不同的 Tekton Pipelines。

Tekton CD 里的操作具体分为以下几种情况:

  • 如果 Git 改动里有一个应用 YAML 且该应用不存在,那么将渲染和生成 Tekton Pipelines 用来创建应用。

  • 如果 Git 改动里有一个应用 YAML 且该应用存在,那么将渲染和生成 Tekton Pipelines 用来升级应用。这里我们会根据应用定义 YAML 里的策略来做升级,比如做金丝雀发布、灰度升级。

  • 如果 Git 改动里有一个应用 YAML 且该应用存在且标记了“被删除”,那么将渲染和生成 Tekton Pipelines 用来删除应用。确认应用被删除后,我们才从 Git 里删除这个应用的 YAML。

接下来,我们看一个创建应用的简单例子:

这个例子里面我们生成了一个 Tekton Pipeline。运行这个 Pipeline 就可以将应用发布到 Kubernetes 集群上。

用户操作的边界就是 Git,之后所有流程都是自动化的。那么整个过程中用户怎么得到反馈信息呢?这里主要有:

  • 过程状态:Tekton Pipeline 本身就是 Kubernetes API object,我们通过汇总 Status 将过程状态信息透出给前端。

  • 日志和监控:由于 Tekton Pipeline 启动的都是 Kubernetes Pod,我们可以复用原有的基础设施去收集,然后做一遍汇总。

经验总结

上面给大家介绍了 Tekton 项目的基本原理、以及使用 Tekton 做底座进行应用发布的主要流程。在这里总结一些经验体会:

  1. 复用开源技术。少去做造轮子的事情就意味着能够多专注更具价值的事情。

  2. 不要只着眼于眼前的需求,还要关注定制化和扩展性,多考虑未来的场景。

  3. Kubernetes 应用层接下来将会加速发展。帮助开发者在 Kubernetes 上更好地开发、部署、管理应用,把相关流程标准化,是未来的重要趋势。

另外,Tekton 2019 发展规划中还包括了 conditional execution,cancelling or pausing a workflow,resuming a paused or failed workflow,enforcing timeouts on Tasks and Pipelines 等功能。站在巨人的肩膀上,未来的应用发布平台将会更加强大。

Q&A

Q: 请比较一下 Drone 和 Tekton,thx!

A:Drone 是一个 CI/CD 工具,Tekton 是用来做 CI/CD 的框架。Tekton 在更底层,也更为灵活。

Q: Tekton 作为一个执行引擎,可能会有很多执行节点串联运行,不同节点中运行状态和日志是如何反馈的?

A:Tekton Pipeline 本身就是 Kubernetes API object,我们通过汇总 Status 来透出运行状态。由于 Tekton Pipeline 启动的都是 Kubernetes Pod,我们可以复用原有的基础设施去收集,然后做一遍汇总。

Q: Tekton 如何与 GitOps 结合?

A:我们做了一个类似于 flux(https://github.com/fluxcd/flux)的 Operator,通过监听 webhook 事件等来触发操作。

Q: Tekton 集成方面有哪些特性?

A:灵活以及非常云原生。比传统工具更好在 Kubernetes 跟其他组件做集成。比方说,跟 Flagger 等在 Kubernetes 提供金丝雀发布策略的组件结合,做云原生应用发布。

Q: 我的看法是 CD 和 CI 都只是 Tekton 的 Task,能否讲下你们的 CI?

A:你好,我们做的是 CD。不只是 Tekton Task,也用了其他的 Tekton 原生功能,比如 Pipeline、PipelineResource 等。我们做的是面向多云/多集群交付的、面向复杂有状态的阿里巴巴中间件应用的发布平台。

Q: 你们做的这个和 Jenkins X Pipeline Operator and Tekton 的区别和两者的优缺点?

A:Jenkins X 是 CloudBees 团队基于原来 Jenkins 的需求,再使用 Tekton、Prow 等搭建的 CI/CD 平台。这也侧面说明了 Tekton 等云原生工具的优势。但 Jenkins X 做的比较重。而且以 CI 端为主,不支持复杂的发布策略。

Q: 请比较一下 Prow 和 Tekton,发现 Kubernetes,Prometheus 以及 Tenkton 本身都是使用了 Prow。

A:Prow 是一款基于 GitHub 做的 Chatbot 工具。Tekton 则是用来实现后面对接的 CI/CD 的底层框架。本人恰好也是早期参与 Prow 项目,所以多说一点这个工具的历史。一开始 GitHub 功能不够强大,这个工具只是为了弥补 GitHub 的不足之处,主要是要经过 review 不能让人手动合并代码。后来功能做着做着变多了,有些被 GitHub 重复了。但是功能集合还是比 GitHub 多,而且 CNCF 里的 infra 默认使用。

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