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Tekton系列之理论篇

乔克
2022-03-07 / 0 评论 / 3 点赞 / 337 阅读 / 10,863 字 / 正在检测是否收录...
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本文最后更新于 2022-03-08,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。
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作者 | 乔克
博客 | https://www.coolops.cn
分享 | 运维开发故事(ID:mygsdcsf)

上一篇文章我们介绍了Tekton的安装并且做了简单的测试,但是我们并不知其所以然,而这篇文章主要带大家来了解以及学习所以然。

Tekton是开源的云原生CI/CD项目,是基于Kubernetes CRD来定义Pipeline,功能强大并且很容易扩展。

在上篇文章中,我们安装完Tekton之后,可以看到安装的CRD如下:

# kubectl get crd | grep tekton
clustertasks.tekton.dev                       2022-02-28T06:15:38Z
conditions.tekton.dev                         2022-02-28T06:15:38Z
extensions.dashboard.tekton.dev               2022-02-28T06:18:40Z
pipelineresources.tekton.dev                  2022-02-28T06:15:38Z
pipelineruns.tekton.dev                       2022-02-28T06:15:38Z
pipelines.tekton.dev                          2022-02-28T06:15:38Z
runs.tekton.dev                               2022-02-28T06:15:38Z
taskruns.tekton.dev                           2022-02-28T06:15:38Z
tasks.tekton.dev                              2022-02-28T06:15:38Z

其中TaskTaskRunPipelinePipelineRunPipelineResourceCondition作为其核心CRD,这里主要介绍它们。

  • Task:定义构建任务,它由一系列有序steps构成。每个step可以定义输入和输出,且可以将上一个step的输出作为下一个step的输入。每个step都会由一个container来执行。
  • TaskRun:Task用于定义具体要做的事情,并不会真正的运行,而TaskRun就是真正的执行者,并且会提供执行所需需要的参数,一个TaskRun就是一个Pod。
  • Pipeline:顾名思义就是流水线,它由一系列Tasks组成。就像Task中的step一样,上一个Task的输出可以作为下一个Task的输入。
  • PipelineRun:Pipeline的实际执行,创建后会创建Pod来执行Task,一个PipelineRun中有多个Task。
  • PipelineResource:主要用于定义Pipeline的资源,常见的如Git地址、Docker镜像等。
  • Condition:它主要是在Pipeline中用于判断的,Task的执行与否通过Condition的判断结果来决定。

Tips:PipelineResource和Condition都会被废弃。但是在低版本中还是会继续使用,所以这里会简单介绍一下。

图片.png

图片来自官网(tekton.dev

如上图所示,一个Pipeline是由许多Task组成,每个Task又由许多step组成。在实际工作中,我们可以灵活定义各种Task,然后根据需要任意组合Task形成各类Pipeline来完成不同的需求。

实现原理

上面大致介绍了Tekton的主要CRD以及它们所具备的能力,那么,Tekton是如何把这些CRD串联起来的呢?

我们在安装完Tekton后,可以看到如下两个Pod。

# kubectl get po -n tekton-pipelines 
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
tekton-pipelines-controller-75c456df85-qxvq2   1/1     Running   0          2d22h
tekton-pipelines-webhook-5bc8d6b7c4-w6pdn      1/1     Running   0          2d22h

一个是tekton-pipelines-controller,一个是tekton-pipelines-webhook。其实从命名方式就可以看出,一个是tekton的控制器,用于监听CRD对象,一个是tekton的网络钩子,用于做CRD校验,其中tekton-pipelines-controller就是Tekton的核心实现Pod。

tekton-pipelines-controller在启动的时候会初始化两个Controller:PipelineRunController以及TaskRunController。我们可以通过main.go(cmd/controller/main.go)看到,如下:

	......
   go func() {
		// start the web server on port and accept requests
		log.Printf("Readiness and health check server listening on port %s", port)
		log.Fatal(http.ListenAndServe(":"+port, mux))
	}()

	ctx = filteredinformerfactory.WithSelectors(ctx, v1beta1.ManagedByLabelKey)
	sharedmain.MainWithConfig(ctx, ControllerLogKey, cfg,
		taskrun.NewController(opts, clock.RealClock{}),
		pipelinerun.NewController(opts, clock.RealClock{}),
	)
}

如上所示会通过taskrun.NewControllerpipelinerun.NewController来进行初始化,然后通过sharedmain.MainWithConfig调用controller.StartAll来启动所有Controller。

PipelineRunController通过监听PipelineRun对象的变化,然后从PipelineSpec中获取Task列表并构建成一张有向无环图(DAG),然后通过遍历DAG找到可被调度的Task节点创建对应的TaskRun对象。具体可以通过(pkg/reconciler/pipelinerun/pipelinerun.go)中的reconcile方法进行查看。

TaskRunController监听到TaskRun对象的变化,就会将TaskRun中的Task转化为Pod,由Kubernetes调度执行。可以通过(pkg/reconciler/taskrun/taskrun.go)中的reconcile方法进行查看。

利用 Kubernetes 的 OwnerReference 机制, PipelineRun Own TaskRun、TaskRun Own Pod、Pod 状态变更时,触发 TaskRun 的 reconcile 逻辑, TaskRun 状态变更时触发 PipelineRun 的 reconcile 逻辑。

图片.png
图片来自网络

当TaskRun的Pod变成running过后,就会通知第一个step容器来执行(通过一个名叫entrypoint的二进制文件来完成)。

当然这个entrypoint二进制文件也有运行条件的,当且仅当pipeline的状态的annotation通过
Kubernetes Download Api以文件的方式注入到step container后才会启动提供的命令。这句话是不是有点绕?按照官方的说法是:Tekton Pipeline是通过Kubernetes Annotation来跟踪Pipeline的状态,而且这些annotations会通过Kubernetes Download Api以文件的方式注入到Step Container中,Step Container中的entrypoint会监听着这些文件,当特定的annotation以文件的形式注入进来过后,entrypoint才会去执行命令。比方说,一个Task中有两个step,第二个step中的entrypoint会等待,直到annotation以文件的形式告诉它第一个step已经完成。

我们来梳理一下整体的流程,如下:

  1. 用户通过client创建PipelineRun资源
  2. PipelineRunController监听到PipelineRun资源,就把里面的Task组成DAG(有向无环图),遍历DAG得到Task,并创建TaskRun
  3. TaskRunController监听到TaskRun资源,就会通过Kubernetes将Task转化为Pod启动(Task受Condition条件控制)
  4. Pod启动后会运行Task中的每一个Step完成具体的指令
  5. 运行完成后Pod会变成Completed状态,同时也会更新PipelineRun的状态

到此一个Pipeline就运行完成了。

PipelineResources

这里将PipelintResource提到最前面来说明,主要是后面的操作有需要它的地方。

PipelineResource用于定义资源的信息,虽然会被弃用,但是在旧版本中依然会使用。

PipelineResource的定义很简单,如下:

apiVersion: tekton.dev/v1alpha1
kind: PipelineResource
metadata:
  name: hello-word-resource
spec:
  type: git
  params:
  - name: url
    value: https://gitee.com/coolops/springboot-helloworld.git

在TaskRun中就可以引用hello-word-resource资源得到具体的git地址。

Tasks

Task就是一个任务模板,Task的定义中可以包含变量,在真正执行的时候需要给变量赋值。

Task通过input.params定义入参,每一个入参还可以指定默认值,在每一个step中可以$(params.A)引用变量。steps字段表示当前Task有哪些步骤组成,每一个step都会通过定义一个container来执行具体的操作。

Task主要包括以下元素:

  • Parameters:用于定义params参数
  • Resources:定义输入、输出资源,老版本由PipelineResources定义,不过在新版本中PipelineResources将被弃用
  • Steps:定义具体的操作步骤
  • Workspaces:定义工作区,Task可以共享工作区
  • Results:定义结果输出,可以用于展示或者给另外的Task使用

Task的定义如下:

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Task
metadata:
  name: maven-build
spec:
  resources:
    inputs:
    - name: repo
      type: git
  steps:
  - name: build
    image: maven:3.3-jdk-8
    command:
    - mvn clean package
    workingDir: /workspace/repo
    

再定义一个构建Dokcer镜像并推送到Hub的Task,如下:

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Task
metadata:
  name: build-and-push-image
spec:
  params:
  - name: pathToDockerfile
    type: string
    default: /workspace/repo/Dockerfile
    description: define Dockerfile path
  - name: pathToContext
    type: string
    default: /workspace/repo
    description: 	Docker deamon build context
  - name: imageRepo
    type: string
    default: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
    description: docker image repo
  resources:
    inputs:
    - name: repo
      type: git
    outputs:
    - name: builtImage
      type: image
  steps:
  - name: build-image
    image: docker:stable
    scripts: |
      #!/usr/bin/env sh
      docker login $(params.imageRepo)
      docker build -t $(resources.outputs.builtImage.url) -f $(params.pathToDockerfile) $(params.pathToContext)
      docker push $(resources.outputs.builtImage.url)
    volumeMounts:
    - name: dockersock
      mountPath: /var/run/docker.sock
  volumes:
  - name: dockersock
    hostPath:
      path: /var/run/docker.sock

如上,我们可以通过直接编写shell脚本的方式来实现需求,而且使用docker构建镜像需要sock文件,可以像pod挂载那样挂载需要的东西。

step还有其他的配置,比如为某个step设置超时时间,如下:

steps:
  - name: sleep-then-timeout
    image: ubuntu
    script: |
      #!/usr/bin/env bash
      echo "I am supposed to sleep for 60 seconds!"
      sleep 60
    timeout: 5s

更多的操作可以通过(https://tekton.dev/docs/pipelines/tasks/)进行学习研究。

TaskRuns

Task在定义好之后,并不会被执行,就像我们定义了一个函数,如果没被调用的话,这个函数就不会被执行一样。而TaskRun就可以就好似调用方,用它来执行Task里的具体内容。

TaskRun会设置Task需要的参数,并通过taskRef字段来引用Task,如下:

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: TaskRun
metadata:
  name: build-and-push-image
spec:
  params:
  - name: imageRepo
    value: registry.cn-zhangjiakou.aliyuncs.com
  taskRef:
    name: build-and-push-image # 关联定义好的task
  resources:
    inputs:
      - name: repo # 指定输入的仓库资源
        resourceRef:
          name: hello-word-resource
    outputs: # 指定输出的镜像资源
      - name: builtImage
        resourceRef:
          name: hello-word-image

通过如上的定义,就将build-and-push-image的Task进行关联,并且通过resources定义Task需要的sources参数,然后通过parms来定义参数,该参数会替代掉Task中的默认参数。

在实际中,基本不会去定义TaskRun,除非自己去测试某个Task是否正常。

Pipelines

一个TaskRun只能执行一个Task,当我们需要同时编排许多Task的时候,就需要使用Pipeline了,就像使用Jenkinsfile来编排不同的任务一样。

Pipeline是一个编排Task的模板,通过spec.params来声明执行时需要的入参,通过spec.tasks来编排具体的task,除此之外还可以通过runAfter来控制Task的先后顺序。

先定义一个简单的Pipeline,如下:

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Pipeline
metadata:
  name: build-and-push-image
spec:
  resources:
    - name: repo
      type: git
    - name: builtImage
      type: image
  tasks:
    # 构建并推送 Docker 镜像
    - name: build-and-push-image
      taskRef:
        name: build-and-push-image
      resources:
        inputs:
          - name: repo # Task 输入名称
            resource: repo # Pipeline 资源名称
        outputs:
          - name: builtImage
            resource: builtImage

上面定义的Pipeline关联了build-and-push-image Task,该Task所需要的输入输出参数,通过Pipeline的spec.resources定义,这里的spec.resources依然依赖PipelineResources中定义的具体资源。

上面提到过,如果要在Pipeline中控制Task顺序,则要使用runAfter参数,如下:

- name: test-app
  taskRef:
    name: make-test
  resources:
    inputs:
      - name: workspace
        resource: my-repo
- name: build-app
  taskRef:
    name: kaniko-build
  runAfter:
    - test-app
  resources:
    inputs:
      - name: workspace
        resource: my-repo

如上build-app的Task依赖test-app的Task。

除此之外,还可以将上个Task的输出作为下一个Task的输入,如下。

- name: build-app
  taskRef:
    name: build-push
  resources:
    outputs:
      - name: image
        resource: my-image
- name: deploy-app
  taskRef:
    name: deploy-kubectl
  resources:
    inputs:
      - name: image
        resource: my-image
        from:
          - build-app

如上通过from关键字来引入其他Task的输出。

如果要在Pipeline中使用条件判断,也可以像以下方式使用when关键字。

tasks:
  - name: deploy-to-dev
    when:
      - input: "$(params.branch)"
        operator: in
        values: ["dev"]
    taskRef:
      name: deploy-to-dev
---
tasks:
  - name: deploy-to-test
    when:
      - input: "$(params.branch)"
        operator: in
        values: ["test"]
    taskRef:
      name: deploy-to-test

注意:when和condition不能同时在一个Task中使用,不然会被认定为无效。

还有一个关键字和when效果一样,就是condition。

condition的作用就是用一些条件来保护Task,只有在满足条件的情况下才会运行Task。在Task运行之前,会对所有的条件进行判断,只有全部条件成功,才会运行Task,否则不会允许。

如下定义一个简单的条件语句。

tasks:
  - name: deploy-if-branch-is-master
    conditions:
      - conditionRef: is-master-branch
        params:
          - name: branch-name
            value: my-value
    taskRef:
      name: deploy

当然条件约束仅针对当前的Task,如果其他Task不受当前Task影响,则不受约束。

更多的使用方式见(https://tekton.dev/docs/pipelines/pipelines/)。

PipelineRuns

Pipeline和Task一样,单纯的定义完并不会运行,Pipeline需要借助PipelineRun来完成真正的执行。

PipelineRun会自动为Pipeline中定义的Task创建对应的TaskRun。

下面定义一个简单的PipelineRun。

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: PipelineRun
metadata:
  name: build-and-push-image
spec:
  pipelineRef:
    name: build-and-push-image
  resources:
    - name: repo
      resourceRef:
        name: demo-git
    - name: builtImage
      resourceRef:
        name: harbor-image

其中spec.pipelineRef用来关联定义的Pipeline,spec.resources用来给Pipeline传递参数。

上面的repo和builtImage参数依然需要通过PipelineResources定义。不过在新版本,也可以通过resourceSpec来进行定义,如下。

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: PipelineRun
metadata:
  name: build-and-push-image
spec:
  pipelineRef:
    name: build-and-push-image
  resources:
    - name: repo
      resouorceSpec:
        type: git
        params:
        - name: url
          value: https://gitee.com/coolops/springboot-helloworld.git
    - name: builtImage
      resouorceSpec:
        type: image
        params:
        - name: url
          value: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/coolops/helloworld:latest

Conditions

condition用于在Pipeline中进行条件判断,不过在新版本中会被废弃,使用上面介绍的when替代,这里不再做多的介绍了。

鉴权管理

上面介绍了主要的CRD以及它们的使用方式,但是还有一种是需要我们关注的,比如代码仓库的密码怎么管理?镜像仓库的密码怎么管理?因为这些都是在实际工作中需要使用的。

Tekton通过在PipelineRun中指定ServiceAccount来实现。不过Tekton要求定义的每个Secret都需要指定对应的annotation。目前支持的annotation有以下两种:

  • Git:tekton.dev/git-**0:** https**:**//github.com
  • Docker:tekton.dev/docker-**0:** https**:**//gcr.io

目前这两种分别支持以下类型。

GitDocker
kubernetes.io/basic-auth
kubernetes.io/ssh-authkubernetes.io/basic-auth

kubernetes.io/dockercfg
kubernetes.io/dockerconfigjson |

Tekton到底是如何使用到这些secret的呢?

原来,为了使用这些Secret,Tekton在实例化Pod的时候就会执行凭证初始化, Tekton会将具体的Secret进行关联并聚合到/tekton/creds目录中,之后才会执行具体的Task步骤。

下面我们具体操作一下,以镜像仓库为例。

(1)创建secret

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: docker-registry-secret
  annotations:
    tekton.dev/docker-0: https://gcr.io # Described below
type: kubernetes.io/basic-auth
stringData:
  username: <cleartext username>
  password: <cleartext password>

其中tekton.dev/docker-0: [https://gcr.io](https://gcr.io)用来指定对应的仓库地址。

(2)创建seviceaccount

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: docker-registry-sa
secrets:
  - name: docker-registry-secret

(3)在PipelineRun中引用

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: PipelineRun
metadata:
  name: demo-pipeline
  namespace: default
spec:
  serviceAccountName: docker-registry-sa
  pipelineRef:
    name: demo-pipeline

如果需要同时使用多个serviceaccount怎么办呢?比如我们在一条完成的Pipeline中,在拉取代码的时候会用到Git的账户,在推送镜像的时候会用到镜像仓库的账户。

这时候我们就不能用serviceAccountName了,而是需要使用serviceAccountNamesserviceAccountNames是一个List,可以指定Task关联具体的serviceaccount,如下。

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: PipelineRun
metadata:
  name: demo-pipeline
  namespace: default
spec:
  serviceAccountNames: 
    - taskName: build-app
      serviceAccountName: gitlab-sa
    - taskName: push-image
      serviceAccountName: docker-registry-sa
  pipelineRef:
    name: demo-pipeline

到这里基本的资源以及介绍完了,弄懂这篇文章,写一个简单的Pipeline应该不成问题,后续的文章会分享具体的实践。

参考文档

【1】https://www.infoq.cn/article/aRAYxTo19Bd6AVBmXFQz
【2】https://cloudnative.to/blog/how-tekton-works/

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