Kubernetes 驱动程序

Kubernetes 驱动程序允许您将本地开发或 CI 环境连接到 Kubernetes 集群中的构建器，以访问更强大的计算资源，并且可以选择在多种原生架构上进行访问。

概要

运行以下命令以创建使用 Kubernetes 驱动程序的新构建器，命名为 kube

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=[key=value,...]

下表描述了您可以传递给 --driver-opt 的可用驱动程序特定选项

扩展 BuildKit

Kubernetes 驱动程序的主要优势之一是可以扩展构建器副本的数量，以处理增加的构建负载。可以通过以下驱动程序选项配置扩展：

• replicas=N

  这将 BuildKit Pod 的数量扩展到所需大小。默认情况下，它只创建一个 Pod。增加副本数量可以让您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 文档此处的说明，请求并限制每个 BuildKit Pod 可用的资源。

例如，要创建 4 个 BuildKit Pod 副本

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=namespace=buildkit,replicas=4

列出 Pod，您将看到如下输出

$ 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，您可以使用 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，从而在副本之间提供均匀的工作负载分布。sticky（默认值）会尝试将多次执行的同一构建连接到同一个节点，以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 命令的选项。

节点分配

Kubernetes 驱动程序允许您使用 nodeSelector 和 tolerations 驱动程序选项来控制 BuildKit Pod 的调度。如果您想完全使用自定义调度器，也可以设置 schedulername 选项。

您可以使用 annotations 和 labels 驱动程序选项，为承载构建器的部署和 Pod 应用额外的元数据。

nodeSelector 参数的值是一个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 参数是一个分号分隔的污点 (taint) 列表。它接受与 Kubernetes 清单相同的值。每个 tolerations 条目指定一个污点键以及值、操作符或效果。例如："tolerations=key=foo,value=bar;key=foo2,operator=exists;key=foo3,effect=NoSchedule"

这些选项接受 CSV 分隔的字符串作为值。由于 shell 命令的引用规则，您必须将值用单引号括起来。您甚至可以将整个 --driver-opt 用单引号括起来，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

Kubernetes 驱动程序支持创建多平台镜像，可以使用 QEMU，也可以利用节点的原生架构。

QEMU

与 docker-container 驱动程序类似，Kubernetes 驱动程序也支持使用QEMU（用户模式）来构建非原生平台的镜像。请包含 --platform 标志并指定要输出到的平台。

例如，要构建适用于 amd64 和 arm64 的 Linux 镜像

$ docker buildx build \
  --builder=kube \
  --platform=linux/amd64,linux/arm64 \
  -t <user>/<image> \
  --push .

警告

QEMU 对非原生平台执行完整的 CPU 仿真，这比原生构建慢得多。编译和压缩/解压缩等计算密集型任务可能会导致性能大幅下降。

在构建中使用自定义 BuildKit 镜像或调用非原生二进制文件时，可能需要您在创建构建器时使用 qemu.install 选项明确开启 QEMU

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --driver-opt=namespace=buildkit,qemu.install=true

原生

如果您可以访问不同架构的集群节点，Kubernetes 驱动程序可以利用它们进行原生构建。为此，请使用 docker buildx create 命令的 --append 标志。

首先，创建明确支持单一架构的构建器，例如 amd64

$ docker buildx create \
  --bootstrap \
  --name=kube \
  --driver=kubernetes \
  --platform=linux/amd64 \
  --node=builder-amd64 \
  --driver-opt=namespace=buildkit,nodeselector="kubernetes.io/arch=amd64"

这将创建一个名为 kube 的 Buildx 构建器，其中包含一个名为 builder-amd64 的构建器节点。使用 --node 分配节点名称是可选的。如果您不提供，Buildx 将生成一个随机节点名称。

请注意，Buildx 中的节点概念与 Kubernetes 中的节点概念不同。在这种情况下，一个 Buildx 节点可以连接多个具有相同架构的 Kubernetes 节点。

创建 kube 构建器后，您现在可以使用 --append 添加另一种架构。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"

列出构建器，您将看到 kube 构建器的两个节点

$ 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*

现在，您可以通过在构建命令中同时指定 amd64 和 arm64 这两个平台来构建多架构镜像

$ docker buildx build --builder=kube --platform=linux/amd64,linux/arm64 -t <user>/<image> --push .

您可以针对您想支持的多种架构重复执行 buildx create --append 命令。

无 root 模式

Kubernetes 驱动程序支持无 root 模式。有关无 root 模式的工作原理及其要求的更多信息，请参见此处。

要在集群中开启此功能，您可以使用 rootless=true 驱动程序选项

$ 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 构建器

本指南将向您展示如何

• 为 Buildx 资源创建一个命名空间
• 创建一个 Kubernetes 构建器。
• 列出可用的构建器
• 使用 Kubernetes 构建器构建镜像

前提条件

• 您已拥有一个现有的 Kubernetes 集群。如果您还没有集群，可以安装 minikube 来跟着操作。
• 您想要连接的集群可以通过 kubectl 命令访问，如果需要，KUBECONFIG 环境变量已正确设置。

1. 创建一个 buildkit 命名空间。

   创建一个单独的命名空间有助于将您的 Buildx 资源与集群中的其他资源分开。

   $ kubectl create namespace buildkit
   namespace/buildkit created
   

2. 使用 Kubernetes 驱动创建新的构建器

   $ docker buildx create \
     --bootstrap \
     --name=kube \
     --driver=kubernetes \
     --driver-opt=namespace=buildkit
   

   注意

   请记住在驱动选项中指定命名空间。

3. 使用 docker buildx ls 列出可用的构建器

   $ 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
   

4. 使用 kubectl 检查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
   

   构建驱动会在您集群上指定的命名空间（在此例中为 buildkit）中创建必要的资源，同时在本地保留您的驱动配置。

5. 在运行 buildx 命令时，通过包含 --builder 标志来使用新的构建器。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：您现在已经使用 Buildx 从 Kubernetes pod 构建了一个镜像。

延伸阅读

有关 Kubernetes 驱动的更多信息，请参阅 buildx 参考文档。