初探云原生应用管理之聊聊-Tekton-项目

【编者的话】“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写过一篇关于《云原生时代，Kubernetes 多集群架构初探》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：Tekton 既然作为 Knative 项目里面一个叫做 build-pipeline 的子项目，那请问下 Tekton 和 Knative 有什么不同或者对比优缺点吗，我最近有准备做 Knative，今天有幸看到这个分享，正好请教一下？
A：Knative 是 Serverless Framework，跟 Tekton 解决的不是一个层面的事情，没有比较性。相反，他们可以 inter-operate，Knative 里就使用了 Tekton。

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：请问有什么好的 GitOps trigger？我们使用的的是 Phabricator，一直没有找到适合的 trigger。
A：这个主要看工具本身（比如 Phabricator）提供什么样的 Git trigger，然后才能集成到如 flux 这样的 GitOps 工具中。

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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