Kubernetes 驱动
Kubernetes 驱动让你可以将本地开发或 CI 环境连接到 Kubernetes 集群中的 builder,从而获得更强大的计算资源,还可以选择使用多个原生架构。
概要(Synopsis)
运行以下命令来创建一个名为 kube、使用 Kubernetes 驱动的新 builder:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--driver-opt=[key=value,...]
下表描述了你可以传递给 --driver-opt 的可用驱动专属选项:
| Parameter | Type | Default | Description |
|---|---|---|---|
image |
String | 设置用于运行 BuildKit 的镜像。 | |
namespace |
String | 当前 Kubernetes 上下文中的命名空间 | 设置 Kubernetes 命名空间。 |
default-load |
Boolean | false |
自动将镜像加载到 Docker Engine 镜像存储。 |
replicas |
Integer | 1 | 设置要创建的 Pod 副本数。参见 scaling BuildKit |
requests.cpu |
CPU units | 设置以 Kubernetes CPU 单位指定的请求 CPU 值。例如 requests.cpu=100m 或 requests.cpu=2 |
|
requests.memory |
Memory size | 设置以字节或有效后缀指定的请求内存值。例如 requests.memory=500Mi 或 requests.memory=4G |
|
requests.ephemeral-storage |
Storage size | 设置以字节或有效后缀指定的请求临时存储值。例如 requests.ephemeral-storage=2Gi |
|
persistent-volume-claim.requests.storage |
Storage size | 设置对持久卷声明(persistent volume claim)的请求大小。设置后,Buildx 会创建一个 StatefulSet 并将 BuildKit 构建缓存存储在该声明中。例如 persistent-volume-claim.requests.storage=20Gi |
|
limits.cpu |
CPU units | 设置以 Kubernetes CPU 单位指定的限制 CPU 值。例如 requests.cpu=100m 或 requests.cpu=2 |
|
limits.memory |
Memory size | 设置以字节或有效后缀指定的限制内存值。例如 requests.memory=500Mi 或 requests.memory=4G |
|
limits.ephemeral-storage |
Storage size | 设置以字节或有效后缀指定的限制临时存储值。例如 requests.ephemeral-storage=100M |
|
buildkit-root-volume-memory |
Memory size | 使用常规文件系统 | 将 /var/lib/buildkit 挂载到由 emptyDir 提供支持的内存卷上,并将 SizeLimit 作为值。例如 buildkit-root-folder-memory=6G |
nodeselector |
CSV string | 设置 Pod 的 nodeSelector 标签。参见 node assignment。 |
|
annotations |
CSV string | 在 Deployment 或 StatefulSet 以及 Pod 上设置额外的注解。 |
|
labels |
CSV string | 在 Deployment 或 StatefulSet 以及 Pod 上设置额外的标签。 |
|
tolerations |
CSV string | 配置 Pod 的污点容忍(taint toleration)。参见 node assignment。 | |
serviceaccount |
String | 设置 Pod 的 serviceAccountName。 |
|
schedulername |
String | 设置负责调度该 Pod 的调度器。 | |
timeout |
Time | 120s |
设置在构建前 Buildx 等待 Pod 就绪的超时限制。 |
rootless |
Boolean | false |
以非 root 用户运行容器。参见 rootless mode。 |
loadbalance |
String | sticky |
负载均衡策略(sticky 或 random)。如果设置为 sticky,则使用上下文路径的哈希值选择 Pod。 |
qemu.install |
Boolean | false |
安装 QEMU 仿真以支持多平台。参见 QEMU。 |
qemu.image |
String | tonistiigi/binfmt:latest |
设置 QEMU 仿真镜像。参见 QEMU。 |
扩展 BuildKit(Scaling BuildKit)
Kubernetes 驱动的主要优势之一是你可以扩展 builder 副本的数量,以应对增加的构建负载。扩展可通过以下驱动选项配置:
-
replicas=N这会将 BuildKit Pod 的数量扩展到所需大小。默认情况下,它只创建一个 Pod。增加副本数让你可以利用集群中的多个节点。
-
requests.cpu、requests.memory、requests.ephemeral-storage、limits.cpu、limits.memory、limits.ephemeral-storage这些选项允许根据官方 Kubernetes 文档来请求和限制每个 BuildKit Pod 可用的资源。
例如,要创建 4 个副本的 BuildKit Pod:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--driver-opt=namespace=buildkit,replicas=4
列出 Pod,你会看到:
$ kubectl -n buildkit get deployments
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
kube0 4/4 4 4 8s
$ kubectl -n buildkit get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube0-6977cdcb75-48ld2 1/1 Running 0 8s
kube0-6977cdcb75-rkc6b 1/1 Running 0 8s
kube0-6977cdcb75-vb4ks 1/1 Running 0 8s
kube0-6977cdcb75-z4fzs 1/1 Running 0 8s
此外,你可以使用 loadbalance=(sticky|random) 选项来控制存在多个副本时的负载均衡行为。random 从节点池中随机选择节点,从而在副本之间实现均匀的工作负载分布。sticky(默认)会尝试将多次执行的同一构建每次都连接到同一个节点,从而更好地利用本地缓存。
有关可扩展性的更多信息,请参阅
docker buildx create 的选项。
持久化存储(Persistent storage)
设置 persistent-volume-claim.requests.storage 驱动选项,可以将 BuildKit 构建缓存存储到持久卷声明中,而不是 Pod 的文件系统。当你设置此选项时,Buildx 会创建一个 StatefulSet 而非 Deployment。
如果你同时设置了 replicas,每个副本都会获得自己的持久卷声明。这会在各次重启之间将构建缓存保留在每个 Pod 本地。
例如,要为每个副本创建具有 20 GiB 持久化存储的 builder:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--driver-opt=namespace=buildkit,replicas=4,persistent-volume-claim.requests.storage=20Gi
节点分配(Node assignment)
Kubernetes 驱动允许你使用 nodeSelector 和 tolerations 驱动选项来控制 BuildKit Pod 的调度。
如果你希望完全使用自定义调度器,还可以设置 schedulername 选项。
你可以使用 annotations 和 labels 驱动选项,将额外的元数据应用到托管你的 builder 的 Deployment 或 StatefulSet 以及 Pod 上。
nodeSelector 参数的值是一个以逗号分隔的键值对字符串,其中键是节点标签,值是标签文本。例如:"nodeselector=kubernetes.io/arch=arm64"
tolerations 参数是一个以分号分隔的污点(taint)列表。它接受与 Kubernetes manifest 相同的值。每个 tolerations 条目指定一个污点键以及值、运算符或效果。例如:
"tolerations=key=foo,value=bar;key=foo2,operator=exists;key=foo3,effect=NoSchedule"
这些选项接受以 CSV 分隔的字符串作为值。由于 shell 命令的引号规则,你必须用单引号将值包裹起来。你甚至可以将整个 --driver-opt 用单引号包裹,例如:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
'--driver-opt="nodeselector=label1=value1,label2=value2","tolerations=key=key1,value=value1"'
多平台构建(Multi-platform builds)
Kubernetes 驱动支持创建 多平台镜像, 既可以使用 QEMU,也可以利用节点的原生架构。
QEMU
与 docker-container 驱动一样,Kubernetes 驱动也支持使用
QEMU(用户模式)来构建非原生平台的镜像。包含 --platform 标志并指定要输出的平台。
例如,要为 amd64 和 arm64 构建一个 Linux 镜像:
$ docker buildx build \
--builder=kube \
--platform=linux/amd64,linux/arm64 \
-t <user>/<image> \
--push .
WarningQEMU 对非原生平台执行完整的 CPU 仿真,比原生构建慢得多。计算密集型任务(如编译和压缩/解压缩)可能会遭受较大的性能损失。
在构建中使用自定义 BuildKit 镜像或调用非原生二进制文件,可能需要你在创建 builder 时通过 qemu.install 选项显式开启 QEMU:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--driver-opt=namespace=buildkit,qemu.install=true
原生(Native)
如果你可以访问不同架构的集群节点,Kubernetes 驱动可以利用这些节点进行原生构建。为此,请使用 docker buildx create 的 --append 标志。
首先,创建一个明确支持单一架构(例如 amd64)的 builder:
$ docker buildx create \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--platform=linux/amd64 \
--node=builder-amd64 \
--driver-opt=namespace=buildkit,nodeselector="kubernetes.io/arch=amd64"
这会创建一个名为 kube 的 Buildx builder,其中包含一个名为 builder-amd64 的构建节点。使用 --node 分配节点名称是可选的。如果你不提供,Buildx 会生成随机的节点名称。
请注意,这里 Buildx 的节点概念与 Kubernetes 的节点概念不同。在这种情况下,一个 Buildx 节点可以将多个相同架构的 Kubernetes 节点连接在一起。
创建了 kube builder 后,你现在可以使用 --append 引入另一种架构。例如,要添加 arm64:
$ docker buildx create \
--append \
--bootstrap \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--platform=linux/arm64 \
--node=builder-arm64 \
--driver-opt=namespace=buildkit,nodeselector="kubernetes.io/arch=arm64"
列出你的 builder 会显示 kube builder 的两个节点:
$ docker buildx ls
NAME/NODE DRIVER/ENDPOINT STATUS PLATFORMS
kube kubernetes
builder-amd64 kubernetes:///kube?deployment=builder-amd64&kubeconfig= running linux/amd64*, linux/amd64/v2, linux/amd64/v3, linux/386
builder-arm64 kubernetes:///kube?deployment=builder-arm64&kubeconfig= running linux/arm64*
你现在可以通过在构建命令中一起指定这些平台,来构建多架构的 amd64 和 arm64 镜像:
$ docker buildx build --builder=kube --platform=linux/amd64,linux/arm64 -t <user>/<image> --push .
你可以根据需要,重复执行 buildx create --append 命令来支持任意多种架构。
Rootless 模式(Rootless mode)
Kubernetes 驱动支持 rootless 模式。有关 rootless 模式的工作原理及其要求的更多信息,请参阅 Rootless Buildkit 文档。
要在你的集群中开启它,可以使用 rootless=true 驱动选项:
$ docker buildx create \
--name=kube \
--driver=kubernetes \
--driver-opt=namespace=buildkit,rootless=true
这将创建不带 securityContext.privileged 的 Pod。
需要 Kubernetes 1.19 或更高版本。建议使用 Ubuntu 作为主机内核。
示例:在 Kubernetes 中创建 Buildx builder(Example: Creating a Buildx builder in Kubernetes)
本指南展示了如何:
- 为你的 Buildx 资源创建一个命名空间
- 创建一个 Kubernetes builder
- 列出可用的 builder
- 使用你的 Kubernetes builder 构建一个镜像
先决条件:
- 你已有一个现成的 Kubernetes 集群。如果你还没有,可以通过安装 minikube 来跟随操作。
- 你要连接的集群可以通过
kubectl命令访问,并且在必要时已适当设置KUBECONFIG环境变量。
-
创建一个
buildkit命名空间。创建一个独立的命名空间有助于将你的 Buildx 资源与集群中的其他资源分开。
$ kubectl create namespace buildkit namespace/buildkit created -
使用 Kubernetes 驱动创建一个新 builder:
$ docker buildx create \ --bootstrap \ --name=kube \ --driver=kubernetes \ --driver-opt=namespace=buildkitNote记得在驱动选项中指定命名空间。
-
使用
docker buildx ls列出可用的 builder$ docker buildx ls NAME/NODE DRIVER/ENDPOINT STATUS PLATFORMS kube kubernetes kube0-6977cdcb75-k9h9m running linux/amd64, linux/amd64/v2, linux/amd64/v3, linux/386 default * docker default default running linux/amd64, linux/386 -
使用
kubectl检查由构建驱动创建的正在运行的 Pod。$ kubectl -n buildkit get deployments NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE kube0 1/1 1 1 32s $ kubectl -n buildkit get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube0-6977cdcb75-k9h9m 1/1 Running 0 32s构建驱动会在指定命名空间(本例中为
buildkit)中创建必要的资源,同时将你的驱动配置保留在本地。 -
在运行 buildx 命令时包含
--builder标志来使用你的新 builder。例如: :# Replace <registry> with your Docker username # and <image> with the name of the image you want to build docker buildx build \ --builder=kube \ -t <registry>/<image> \ --push .
就这样:你现在使用 Buildx 从一个 Kubernetes Pod 构建了一个镜像。
延伸阅读(Further reading)
有关 Kubernetes 驱动的更多信息,请参阅 buildx 参考。