k8s极简史:K8s多集群技术发展的历史、现状与未来

随着云原生技术的普及,越来越多的企业使用Kubernetes来管理应用,并且集群规模也呈爆发式增长,企业也亟需应对随集群规模增长而带来的各种挑战。同时,为了更好地提供高可用、弹性伸缩的应用,企业也对容器混合云解决方案产生了极大的兴趣。

纵观容器混合云市场,主要的云服务提供商纷纷推出了自家的解决方案,例如华为云的MCP、Google的Anthos、Vmware的 Tanzu、IBM的 Cloud Pak、Red Hat的ACM for K8s等等。可以说,当前容器混合云市场纷繁嘈杂、百家争鸣,尽管各厂商不遗余力地鼓吹自家解决方案,但有个不争的事实是在容器混合云领域暂未出现领军产品。

混合云市场的乱象源于两点,一是各厂商均嗅到了商机,发现了这一广阔的蓝海市场,急于在这场竞争中抢占先机C位出道;二是开源界暂无统一的事实标准。根据历史规律,后者是解决这一乱象的关键所在,正像Kubernetes终结容器编排领域的纷争一模一样。

在开源领域,致力于混合云领域的项目数量与广阔的市场相比,显得极不相称。目前只有Rancher的Fleet、SAP公司力推的Gardener、以及Kubernetes社区的Kubefed。Fleet和Gardener要么缺乏创新,要么格局较低,难成大气,最有可能形成标准的便是被寄予厚望的、也是当前Kubernetes社区唯一的官方项目Kubefed。

K8s多集群历史

Kubernetes社区早在2015年便发布了集群联邦技术白皮书,并成立了“SIG-Federation”(后更名为SIG-Multicluster)特别兴趣小组致力于多集群领域的研究,该兴趣小组由华为领衔,同时也吸引了包括Google、Redhat在内的一线大厂。

SIG-Federation于2016年正式推出官方项目Federation,并在此基础上发展出了Kubefed项目,而且技术架构也发生了较大的变化,因此Federation项目常常被称为Federation V1,而Kubefed则被称为Federation V2。

Federation V1架构

第一代架构中,引入了Federated API Server,用于增加集群相关API,屏蔽集群差异,统一请求入口,同时提供一个Cluster Controller用于管理多个集群状态、集群级别对象创建,并且Service Controller用来实现跨集群服务发现。整体架构如下图所示:

k8s极简史:K8s多集群技术发展的历史、现状与未来

V1架构兼容K8S原生API,从单集群到多集群演进可以变得很自然,但它也有几个不得不面对的缺陷。

• 集群信息嵌入原生API的Annotation中(如下图所示),会导致原生API体积膨胀而丑陋;

• 没有集群生命周期管理特有API,导致其生命周期管理能力无法扩展;

• 无法提供API对象版本控制,比如Deployment在K8S为GA,但在Federation中可能仍是Beta;

k8s极简史:K8s多集群技术发展的历史、现状与未来

Federation V2架构

在第二代架构中,利用CRD来提供独立的API对象,新的API来封装K8S原生对象,同时也可以方便的对新增API提供版本管理。
整体架构如下图所示:

k8s极简史:K8s多集群技术发展的历史、现状与未来

随架构升级,Federation项目也更名为Kubefed。在新的架构中,Kubefed提供两种配置类型:

• Type configuration(类型配置): 定义Kubefed接管的K8S的资源类型

• Cluster configuration(集群配置): 定义Kubefed接管的K8S集群

在类型配置中有三个关键的概念,用于控制资源向拖管集群分发策略:

• Templates(模版):定义一个原生的K8S资源类型;

• Placement(安置):定义资源将分发的集群;

• Overrides(修正):针对集群自由修正资源;

一个典型的Secret配置如下图所示:

apiVersion: types.kubefed.io/v1beta1 kind: FederatedSecret metadata: name: test-secret namespace: test-namespace spec: template: data: A: YWxhIG1hIGtvdGE= type: Opaque placement: clusters: - name: cluster2 - name: cluster1 overrides: - clusterName: cluster2 clusterOverrides: - path: /data value: A: null

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