编译kubernetes源码

sealyun 2019-12-10

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定制kubernetes源码的前提是需要知道如何编译kubernetes,我们需要掌握编译整个工程以及编译脚本具体做了哪些事以及如何编译单个组件等

1.1.1 宿主机编译

笔者更推荐的还是在docker中进行编译，这样一致性比较好且比较容易复用

安装依赖

GNU tools
rsync
golang

编译kubernetes有两种方式，如果有golang环境可以这样进行编译：

mkdir -p $GOPATH/src/k8s.io
cd $GOPATH/src/k8s.io
git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes
cd kubernetes
make

快速开始

编译指定的某个组件

make WHAT=cmd/{$package_you_want}
# 如编译kubelet
make WHAT=cmd/kubelet

编译结束会输出到_output/bin
目录

跨平台编译：

make cross

安装etcd

cd $working_dir/kubernetes


# Installs in ./third_party/etcd
hack/install-etcd.sh


# Add to PATH
echo export PATH="\$PATH:$working_dir/kubernetes/third_party/etcd" >> ~/.profile

测试

cd $working_dir/kubernetes

执行一些校验操作如

hack/update-gofmt.sh 确定所有文件都被格式化 hack/update-bazel.sh 更新bazel编译依赖的文件

make verify

或者去执行所有的更新脚本

make update

执行单元测试用例

make test

执行特定的测试用例

make test WHAT=./pkg/api/helper GOFLAGS=-v

集成测试，需要依赖etcd

make test-integration

端到端测试，会创建集群，跑测试用例，删除集群，全部跑完很耗时间，运行指定的测试用例访问此链接./e2e-tests.md#building-kubernetes-and-running-the-tests

make test-e2e

1.1.2 在docker环境中编译

或者在docker中进行编译，前提是已经安装了docker,在docker环境中编译非常简单，不用考虑安装一些依赖环境

快速开始

git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes
cd kubernetes
make quick-release

前提条件

macOS上需要4.5G以上内存，否则编译可能容易出现失败
Linux上安装docker
或者有一个远程的docker engine

编译脚本介绍

在 build/ 目录有如下几个比较重要的脚本

build/run.sh 在容器内执行一个命令

build/run.sh make
仅编译linux二进制程序
build/run.sh make cross
编译跨平台二进制程序
build/run.sh make kubectl KUBE_BUILD_PLATFORMS=darwin/amd64
指定组件与平台编译
build/run.sh make test
运行所有单元测试用例
build/run.sh make test-integration
运行集成测试用例
build/run.sh make test-cmd
运行命令行测试

build/copy-output.sh 此脚本会把docker中的 _output/dockerized/bin
拷贝到本地的 _output/dockerized/bin
, 编译完的二进制同样在该目录，build/run.sh会自动调用这个脚本进行拷贝
build/make-clean.sh 清理_output目录
build/shell.sh 进入bash shell中进行编译

编译环境介绍

要了解k8s的编译环境最重要的就是解读编译环境的Dockerfile, 有两个Dockerfile,一个用于构建基本镜像，我们来选取其中一些重要的东西分析一下,为了便于阅读分成几段去看

FROM golang:1.13.4


ENV GOARM 7
ENV KUBE_DYNAMIC_CROSSPLATFORMS \
  armhf \
  arm64 \
  s390x \
  ppc64el


ENV KUBE_CROSSPLATFORMS \
  linux/386 \
  linux/arm linux/arm64 \
  linux/ppc64le \
  linux/s390x \
  darwin/amd64 darwin/386 \
  windows/amd64 windows/386

选取一个golang的基础镜像，设置一些跨平台信息的环境变量

RUN for platform in ${KUBE_CROSSPLATFORMS}; do GOOS=${platform%/*} GOARCH=${platform##*/} go install std; done \
    && go clean -cache

预编译go标准库，跨平台编译时需要依赖这块

RUN apt-get update \
  && apt-get install -y rsync jq apt-utils file patch unzip \
  && apt-get clean && rm -rf var/lib/apt/lists/*

安装依赖工具，这里注意依赖了rsync用于拷贝编译产物

RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu xenial main universe" > /etc/apt/sources.list.d/cgocrosscompiling.list \
  && apt-key adv --no-tty --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 40976EAF437D05B5 3B4FE6ACC0B21F32 \
  && apt-get update \
  && apt-get install -y build-essential \
  && for platform in ${KUBE_DYNAMIC_CROSSPLATFORMS}; do apt-get install -y crossbuild-essential-${platform}; done \
  && apt-get clean && rm -rf var/lib/apt/lists/*

安装各个平台的build-essential

RUN PROTOBUF_VERSION=3.0.2; ZIPNAME="protoc-${PROTOBUF_VERSION}-linux-x86_64.zip"; \
  mkdir tmp/protoc && cd tmp/protoc \
  && wget "https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/download/v${PROTOBUF_VERSION}/${ZIPNAME}" \
  && unzip "${ZIPNAME}" \
  && chmod -R +rX tmp/protoc \
  && cp -pr bin usr/local \
  && cp -pr include usr/local \
  && rm -rf tmp/protoc \
  && protoc --version

安装protobuf,核心组件之间几乎都是通过proto进行通信

RUN go get golang.org/x/tools/cmd/cover \
           golang.org/x/tools/cmd/goimports \
    && go clean -cache

cover是测试覆盖度工具，goimports是包导入工具

RUN export ETCD_VERSION=v3.2.24; \
  mkdir -p usr/local/src/etcd \
  && cd usr/local/src/etcd \
  && curl -fsSL https://github.com/coreos/etcd/releases/download/${ETCD_VERSION}/etcd-${ETCD_VERSION}-linux-amd64.tar.gz | tar -xz \
  && ln -s ../src/etcd/etcd-${ETCD_VERSION}-linux-amd64/etcd usr/local/bin/

最后跑测试时需要用到etcd

以上是基础镜像的核心内容, 上层镜像是一些比较简单的内容这里就不进行分析了,读者可自行到源码的 build/build-image 目录找到

发布

build/release.sh
脚本用于发布包, 编译二进制程序，跑测试用例和build运行时的Docker镜像

会输出kubernetes.tar.gz文件包含：

交叉编译的客户端工具
在不同平台运行的选择脚本
例子
各种云上部署集群的脚本
所有二进制程序tar包

还会创建一些额外的压缩包

kubernetes-client-*.tar.gz 指定平台客户端二进制
kubernetes-server-*.tar.gz 指定平台服务端二进制

会先输出到 _output/release-stage 目录然后打包到 _output/release-tars 目录

1.1.3 实践

接下来以在linux环境下Docker中编译为例子来讲解下如何编译kubeadm

安装git docker

yum install -y docker git

clone 代码

git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes

build编译环境docker镜像

官方镜像非常大，build传输都非常麻烦，这里精简了一个Dockerfile：

mkdir build && cd build


cat <<EOF > FROM golang:1.13.4


RUN apt-get update \
  && apt-get install -y rsync jq apt-utils file patch unzip \
  && apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*


RUN PROTOBUF_VERSION=3.0.2; ZIPNAME="protoc-${PROTOBUF_VERSION}-linux-x86_64.zip"; \
  mkdir /tmp/protoc && cd /tmp/protoc \
  && wget "https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/download/v${PROTOBUF_VERSION}/${ZIPNAME}" \
  && unzip "${ZIPNAME}" \
  && chmod -R +rX /tmp/protoc \
  && cp -pr bin /usr/local \
  && cp -pr include /usr/local \
  && rm -rf /tmp/protoc \
  && protoc --version


RUN go get golang.org/x/tools/cmd/cover \
           golang.org/x/tools/cmd/goimports \
    && go clean -cache
EOF


docker build -t kube-build:alpine .

编译源代码

这里把源代码挂载到容器中，方便在修改代码和编译

docker run -v /root/kubernetes:/go/src/k8s.io/kubernetes -w /go/src/k8s.io/kubernetes \
    kube-build:alpine KUBE_GIT_TREE_STATE="clean" KUBE_GIT_VERSION=v1.17.0 KUBE_BUILD_PLATFORMS=linux/amd64 \
    make all WHAT=cmd/kubeadm GOFLAGS=-v

KUBE_GIT_VERSION 环境变量是需要的，否则编译出来的二进制文件没有版本信息，会无法正常工作 KUBE_BUILD_PLATFORMS 指定平台

编译结束后ouput目录就能看到编译出来的bin文件了

ls  _output/bin/

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数据库

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编译kubernetes源码

1.1.1 宿主机编译

1.1.2 在docker环境中编译

1.1.3 实践

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