一、引言

       Federation （叢集聯邦）是 k8s 社群中重要的多雲管理專案，實現了跨地區跨服務商管理多個 k8s 叢集的功能。

       它主要提供瞭如下兩個模型：

• 跨叢集同步資源：Federation 能夠讓資源在多個叢集中同步。
• 跨叢集發現：Federation  能夠在所有叢集的後端自動配置 DNS 服務和負載均衡。

二、Federation v2 架構分析

       直接引用一張官方架構圖：

      Federation v2 採用 CRD 模式執行在 Kubernetes 叢集中，擴充套件了 k8s 的資源管理能力。

      首先，它向原有 k8s 叢集註冊一系列 CRD 資源，這些 CRD 定義了聯邦系統所支援的 k8s 資源；

      然後，它通過開啟一個 ControllerManager 來管理這些 CRD 資源，實現跨叢集資源排程。

      CRD 資源和 ControllerManager 共同構成了 Federation v2 的 Control Plane

      目前 Federation v2 主要定義了 4 種 CRD 資源：

       Cluster Configuration：主要定義了子叢集註冊時的配置資訊。當用戶執行 kubefed2 join 命令將安裝好的叢集加入聯邦時，federation-controller-manager 會自動讀取新加入叢集的 context 資訊，生成 Cluster Configuration 資訊；

       Type Configuration：主要定義了 Federation 可以處理哪些資源物件。每個 Type Configuration 包括三個子配置項：

• Template：定義了 Federation 要處理的資源物件，含有該物件的全部資訊；
• Placement：定義要將資源物件執行在哪些子叢集中，如不定義該物件，則資源不會執行在任一叢集；
• Override：針對不同叢集的特殊需求，會重寫覆蓋 Template 中的內容；

       Schedule：主要定義應用在叢集中的排程分佈，該型別主要涉及 Deployment 與 Replicaset 兩種。使用者可以定義物件在每個叢集中分佈的最多、最少例項數，並且還能在叢集中做到應用例項數的均衡分佈。值得注意的是，如果排程結果跟使用者自定義的 Override 衝突時，該排程演算法享有優先權。例如使用者 Override 中定義為 5 個例項，實際排程結果只有 3 個，那麼自定義的Override 中 5 個例項將被改為 3 個。

       MultiClusterDNS：該資源主要在做多叢集間的服務發現，其下主要包含 ServiceDNSRecord、IngressDNSRecord、DNSEndpoint 這幾個資源物件。

三、Federation v2 安裝部署

       環境：ubuntu-18.04，已安裝 docker，golang

3.1  下載 Federation v2 及相關依賴

  # git clone https://github.com/kubernetes-sigs/federation-v2.git
  # cd federation-v2
  # ./scripts/download-binaries.sh
  # export PATH=$(pwd)/bin:${PATH}

3.2  安裝 kind，啟動多叢集

 # go get sigs.k8s.io/kind
 # export PATH=$GOPATH/bin:${PATH}
 # ./scripts/create-clusters.sh

3.3   建立 federation 並納管兩個叢集

 # export KUBECONFIG="/root/.kube/kind-config-1:/root/.kube/kind-config-2" 
 # kubectl config use-context cluster1
 # ./scripts/deploy-federation-latest.sh cluster2

3.4  驗證

 # kubectl get federatedcluster -n federation-system

       顯示兩個叢集（cluster1、cluster2）證明 federation 安裝完成！

四、Federation v2 示例驗證

4.1  在 cluster1、cluster2 都建立一個名字為 test-namespace 的名稱空間

# kubectl apply -f example/sample1/federatednamespace-template.yaml \
   -f example/sample1/federatednamespace-placement.yaml

        其中 federatednamespace-template.yaml 定義了需要建立的 namespace 的名稱

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: test-namespace

        federatednamespace-placement.yaml 定義了 namespace 物件需要被部署到的叢集

apiVersion: primitives.federation.k8s.io/v1alpha1
kind: FederatedNamespacePlacement
metadata:
  name: test-namespace
  namespace: test-namespace
spec:
  clusterNames:
  - cluster1
  - cluster2

       首先，在 cluster1 檢視是否建立了 test-namespace 物件

 # kubectl config use-context cluster1
 # kubectl get namespaces

       然後，去 cluster2 檢視

 # kubectl config use-context cluster2
 # kubectl get namespaces

        證明，我們通過 federation 建立的 namespace 已經按照 federatednamespace-placement.yaml 的要求，

                   在 cluster1 和 cluster 2 分別建立了 test-namespace

4.2  在 cluster1、cluster2 都建立相同的 Deployment，但指定不同的副本數

 # kubectl apply -f example/sample1/federateddeployment-template.yaml \
   -f example/sample1/federateddeployment-placement.yaml \
   -f example/sample1/federateddeployment-override.yaml

       其中， federateddeployment-template.yaml 定義了 nginx deployment，預設 3 副本

apiVersion: primitives.federation.k8s.io/v1alpha1
kind: FederatedDeployment
metadata:
  name: test-deployment
  namespace: test-namespace
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:
        metadata:
          labels:
            app: nginx
        spec:
          containers:
          - image: nginx
            name: nginx

        federateddeployment-placement.yaml 定義了 deployment 的目標部署叢集

apiVersion: primitives.federation.k8s.io/v1alpha1
kind: FederatedDeploymentPlacement
metadata:
  name: test-deployment
  namespace: test-namespace
spec:
  clusterNames:
  - cluster2
  - cluster1

       federateddeployment-override.yaml 針對不同叢集，重寫了副本數量設定

apiVersion: primitives.federation.k8s.io/v1alpha1
kind: FederatedDeploymentOverride
metadata:
  name: test-deployment
  namespace: test-namespace
spec:
  overrides:
  - clusterName: cluster2
    clusterOverrides:
    - path: spec.replicas
      value: 5

       我們先去 cluster1 驗證下 deployment 的數量是否正確（預期為 3）

  # kubectl config use-context cluster1
  # kubectl get deployment -n test-namespace

        再去 cluster2 驗證（預期為 5）

  # kubectl config use-context cluster2
  # kubectl get deployment -n test-namespace

        可見，deployment 的部署按照預期在 cluster1 和 cluster2 正確部署了！