AI时代基于云原生的 CI/CD 基础设施 Tekton

Tekton 是一个开源的云原生持续集成/持续交付 (CI/CD) 框架，基于 Kubernetes 构建，旨在提供标准化、可扩展且可靠的 CI/CD 流水线能力。

• Tekton github 项目地址，https://github.com/tektoncd

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About Tekton

以下是其核心特性与架构的详细介绍：

1. 核心概念

• Task（任务）：最小的执行单元，定义了一组有序的步骤（Steps），如编译代码、运行测试等。每个 Step 对应一个容器化操作。
• Pipeline（流水线）：由多个 Task 组成的有序流程，定义了软件交付的完整路径（如构建 → 测试 → 部署）。
• TaskRun/PipelineRun：分别是 Task 和 Pipeline 的实例化执行对象，记录了实际运行状态、日志和结果。
• Workspace（工作空间）：用于在 Task 之间共享数据（如源代码、构建产物）的存储卷（PV）。
• Trigger（触发器）：用于触发 Pipeline 运行的事件源（如代码提交、定时任务等）。

2. 架构优势

• 云原生：完全基于 Kubernetes API 构建，支持容器化执行环境，与 K8s 生态深度集成。
• 声明式配置：通过 YAML 定义 Task 和 Pipeline，支持版本控制和 基础设施即代码（IaC）。
• 可扩展性：提供丰富的自定义资源（CRDs）和插件机制，支持扩展任务类型、触发器和结果处理。
• 标准化：定义了 CI/CD 流水线的通用抽象，避免供应商锁定，支持跨平台迁移。
• 并行执行：支持 Task 间的依赖管理和并行执行，提升流水线效率。

3. 工作原理

1. 管理员通过 YAML 定义 Task 和 Pipeline 资源。
2. 用户创建 PipelineRun 触发流水线执行。
3. Tekton 控制器根据 Pipeline 定义，依次或并行创建 TaskRun。
4. 每个 TaskRun 启动 Pod 执行其中的 Steps，通过 Workspace 共享数据。
5. 执行结果通过 Kubernetes API 记录，支持失败重试、状态监控和日志查询。

4. 典型使用场景

• 代码编译与测试：自动构建代码、运行单元测试和集成测试。
• 容器镜像构建与推送：结合 Docker、Buildah 等工具构建镜像并推送到仓库。
• 应用部署：与 K8s Deployment、Helm 等集成，实现自动化部署。
• 多环境交付：支持开发、测试、生产等多环境的流水线编排。

你是否厌烦了 Docker 的依赖，这里推荐一个让镜像构建更轻量化的 Dockerless 方案：

• Buildah 是一个专注于构建 OCI 镜像的工具，Buildah CLI 工具使用底层 OCI 技术实现（例如 containers/image 和 containers/storage)。

OCI 三剑客包括：

• 专注于镜像构建的 Buildah
• 专注于镜像和容器管理的 Podman
• 专注于镜像操作和管理(尤其是涉及远程仓库的操作)的 Skopeo

这三者一起形成了一个 Dockerless 的容器生态，支持构建、管理、推送和操作镜像和容器，且不依赖 Docker 守护进程（Rootless）。

5. 与传统 CI/CD 工具的对比

• 相比 Jenkins、GitLab CI 等工具，Tekton 完全基于 K8s，更适合云原生环境。
• 无状态 Stateless 设计，控制器与执行节点分离，支持水平扩展。
• 任务间隔离性更强，每个 Step 运行在独立容器中，避免环境污染。

示例：简单 Pipeline 定义

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Pipeline
metadata:name: sample-pipeline
spec:workspaces:- name: shared-datatasks:- name: buildtaskRef:name: build-taskworkspaces:- name: sourceworkspace: shared-data- name: testtaskRef:name: test-taskworkspaces:- name: sourceworkspace: shared-datarunAfter:- build

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Tekton 的 CI/CD

Tekton 是一个云原生的 CI/CD 框架，基于 Kubernetes 构建，为持续集成和持续交付提供了强大的能力。下面是 CI 和 CD 部分的详细介绍：

CI (持续集成) 部分

使用说明

1. 代码拉取: 从 Git 仓库自动拉取源代码
2. 构建: 使用 Docker、Buildpacks 或其他工具构建应用镜像
3. 测试: 执行单元测试、集成测试和代码质量检查
4. 镜像推送: 将构建的镜像推送到镜像仓库

• Buildpacks 官网

云原生 Buildpack (Cloud Native Buildpacks，CNBs) 将您的应用程序源代码转换为可以在任何云上运行的容器映像。借助 buildpack，组织可以将容器构建最佳实践的知识集中在 专业团队，而不是让整个组织的应用程序开发人员单独维护他们的 自己的 Dockerfile。这样可以 更轻松地了解应用程序映像中的内容，强制实施安全性和合规性 要求，并以最少的努力和干预执行升级。

CNB 项目维护了一组规范和工具，使编写构建包成为可能 并在构建系统中将它们编排在一起。 此外，Google、Heroku 和 Paketo 项目等社区提供商维护构建包 对于各种语言家族，您可以通过搜索 Buildpack 注册表来发现更多内容。

应用场景

• 自动化构建: 代码提交后自动触发构建流程
• 多分支测试: 为不同分支提供独立的构建和测试环境
• 代码质量检查: 集成静态代码分析工具
• 依赖管理: 自动处理和验证项目依赖

示例 Tekton CI 流水线

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Pipeline
metadata:name: ci-pipeline
spec:tasks:- name: fetch-repositorytaskRef:name: git-cloneparams:- name: urlvalue: https://github.com/example/app- name: revisionvalue: $(params.git-revision)- name: run-teststaskRef:name: run-unit-testsrunAfter:- fetch-repository- name: build-imagetaskRef:name: buildahrunAfter:- run-testsparams:- name: IMAGEvalue: $(params.image-url)

CD (持续交付) 部分

使用说明

1. 部署准备: 准备部署环境和配置
2. 应用部署: 将应用部署到测试、预生产或生产环境
3. 环境验证: 验证部署是否成功
4. 回滚机制: 在部署失败时自动或手动回滚

应用场景

• 蓝绿部署: 实现零停机时间部署
• 金丝雀发布: 逐步向用户推送新版本
• 多环境部署: 统一管理测试、预生产、生产环境的部署流程
• 自动化回滚: 监控应用健康状况并自动回滚问题版本

示例 Tekton CD 流水线

apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Pipeline
metadata:name: cd-pipeline
spec:tasks:- name: deploy-to-stagingtaskRef:name: deploy-kubectlparams:- name: manifest-dirvalue: k8s/staging- name: image-urlvalue: $(params.image-url)- name: run-integration-teststaskRef:name: integration-testsrunAfter:- deploy-to-staging- name: promote-to-productiontaskRef:name: deploy-kubectlrunAfter:- run-integration-testsparams:- name: manifest-dirvalue: k8s/production- name: image-urlvalue: $(params.image-url)

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Tekton 的核心优势

标准化抽象

• Task: 可重用的构建块
• Pipeline: Task 的有序组合
• PipelineRun: Pipeline 的执行实例
• TaskRun: Task 的执行实例

Kubernetes 原生特性

• 声明式 API
• 自定义资源定义 (CRD)
• RBAC 权限控制
• 水平扩展能力

灵活性

• 支持多种源码管理工具
• 可集成各种构建和测试工具
• 支持自定义 Task
• 多云和混合云部署

可靠性

• 故障恢复机制
• 执行状态持久化
• 幂等性保证
• 审计日志记录

完整 CI/CD 支持

CI 功能

• ✅ 代码检出 (Git、SVN 等)
• ✅ 构建 (Docker、Buildpacks、Maven、Gradle 等)
• ✅ 测试 (单元测试、集成测试)
• ✅ 镜像构建和推送
• ✅ 代码质量分析

CD 功能

• ✅ 部署到 Kubernetes
• ✅ 蓝绿部署、金丝雀发布
• ✅ 环境管理
• ✅ 回滚机制
• ✅ 应用健康检查

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需要的辅助工具

Tekton 是一个支持完整 CI/CD 流程的框架，但它通常需要与其他工具配合使用才能发挥最大效果。

1. 镜像仓库

# 示例：与 Harbor 集成
apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Task
metadata:name: push-to-harbor
spec:params:- name: IMAGE_URLsteps:- name: pushimage: gcr.io/go-containerregistry/crane:debugscript: |crane push image.tar $(params.IMAGE_URL)

Harbor 官网，https://goharbor.cn/

2. 通知和告警系统

# 示例：Slack 通知
apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Task
metadata:name: slack-notification
spec:params:- name: MESSAGE- name: WEBHOOK_URLsteps:- name: notifyimage: curlimages/curlscript: |curl -X POST -H 'Content-type: application/json' \--data '{"text":"$(params.MESSAGE)"}' $(params.WEBHOOK_URL)

3. 存储和持久化

• PersistentVolume：PV 用于存储构建产物
• 对象存储：如 RustFS（推荐），MinIO、AWS S3 存储大文件

RustFS 官网，https://rustfs.com/

4. 安全工具

# 示例：镜像安全扫描
apiVersion: tekton.dev/v1beta1
kind: Task
metadata:name: image-scan
spec:params:- name: IMAGEsteps:- name: scanimage: aquasec/trivyscript: |trivy image --severity HIGH,CRITICAL $(params.IMAGE)

Trivy 官网：

• https://trivy.dev/latest/
• https://trivy.dev/v0.18.3/usage/image/

5. 监控和可观测性

• Prometheus: 收集流水线指标，https://prometheus.io/docs/introduction/overview/
• Jaeger: 分布式追踪，https://www.jaegertracing.io/
• Grafana: 可视化监控面板，https://grafana.com/zh-cn/grafana/

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Tekton 生态系统组件

核心组件

1. Tekton Pipelines: 核心编排引擎
2. Tekton Triggers: 事件驱动机制
3. Tekton CLI: 命令行工具
4. Tekton Dashboard: 可视化界面

常用配套工具

1. Tekton Catalog: 预定义 Task 库，https://github.com/tektoncd/catalog
2. Tekton Hub: Task 和 Pipeline 共享平台，https://github.com/tektoncd/hub
3. Tekton Results: 执行结果存储和查询，https://github.com/tektoncd/results

更多信息，请查看 Tekton guithu 项目地址。

典型架构示例

• 事件驱动（Event - Driven Architecture）

┌─────────────────┐    ┌──────────────┐    ┌────────────────┐
│   Git Repo      │───▶│ Tekton       │───▶│ Image Registry │
└─────────────────┘    │ (CI/CD)      │    └────────────────┘│              │    ┌────────────────┐
┌─────────────────┐    │              │───▶│ Kubernetes     │
│ Code Commit     │───▶│ Event        │    │ Cluster        │
└─────────────────┘    │ Triggers     │    └────────────────┘└──────────────┘    ┌────────────────┐│ Monitoring     ││ & Alerting     │└────────────────┘

总结

Tekton 通过这些特性为云原生环境下的 CI/CD 提供了完整且强大的解决方案，适用于从简单应用到复杂微服务架构的各种场景。但为了构建企业级的 DevOps 平台，通常需要：

1. 基础设施: Kubernetes 集群、存储系统
2. 集成工具: 镜像仓库、通知系统、安全扫描工具
3. 监控系统: 日志收集、指标监控、告警系统
4. 用户体验: UI 界面、CLI 工具、IDE 插件

Tekton 的设计哲学是 “做好一件事”，通过与其他工具集成来构建完整的 DevOps 解决方案，这符合 Unix 哲学 和 云原生的组合性原则。

• Unix 哲学是一套简洁而强大的设计原则，由 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 在20世纪70年代开发 Unix 操作系统时提出。这些原则强调简单性、模块化和可重用性，不仅塑造了Unix操作系统，还深刻影响了整个软件行业。

• 云原生架构有七个关键原则，分别是 服务化、弹性、可观察性、韧性、自动化、零信任和持续演进。 这些原则相互关联，共同构成了云原生架构的基础。

Tekton 是云原生环境下 CI/CD 流水线的理想选择，通过标准化抽象和 Kubernetes 原生特性，提供了灵活、可靠且可扩展的自动化交付能力，非常适合 AI 时代的基础设施服务工具集。