概念
集群聯(lián)邦 Federation 的目的是實現(xiàn)單一集群統(tǒng)一管理多個kubernetes集群的機制榨为。這些集群可以是跨地域的镐依，跨云廠商的或者是用戶內部自建集群。一旦集群建立聯(lián)邦后，就可以使用集群 Federation API 來管理多個集群的 kubernetes API 資源腕侄。
目標
- 簡化管理多個聯(lián)邦集群的Kubernetes API 資源
- 在多個集群之間分散工作負載(容器)，以提升應用(服務)的可靠性
- 在不同集群中脐区，能更快速更容易地遷移應用(服務)
- 跨集群的服務發(fā)現(xiàn)块促，服務可以就近訪問，以降低延遲
- 實踐多云(Multi-cloud)或混合云(Hybird Cloud)的部署
集群聯(lián)邦最初是 v1 版本淹辞，因為方案設計問題医舆，導致可擴展性比較差，已經(jīng)被廢棄象缀，目前社區(qū)提出了新的方案 Federation V2
Federation V1
從上圖架構中得知Federation v1 的設計沿用類似Kubernetes 模型蔬将，其主要組件有以下:
- federation-apiserver :提供Federation API資源，只支持部分Kubernetes API resources央星。
- federation-controller-manager :協(xié)調不同集群之間的狀態(tài)霞怀，如同步Federated資源與策略，并建立Kubernetes組件至對應集群上莉给。
- etcd :儲存Federation的狀態(tài)毙石。
該方案設計之初沒有考慮到crd的特性，支持的 Federation API 資源類型都是寫死的颓遏，無法有效的擴展徐矩，不能兼容新的api資源，不支持跨集群權限管理叁幢，如不支持RBAC滤灯。聯(lián)邦層級的設定與策略依賴API 資源的Annotations 內容，這使得彈性不佳曼玩。
Federation V2
Federation V2 是Kubernetes SIG Multi-Cluster團隊新提出的集群聯(lián)邦架構( Architecture Doc與Brainstorming Doc )鳞骤，新架構在Federation v1基礎之上，簡化擴展Federated API過程演训，并加強跨集群服務發(fā)現(xiàn)與編排的功能弟孟。
相較于V1，F(xiàn)ederation V2移除了 federation-apiserver 組件样悟，通過 crd 機制來完成 federated resource的擴充拂募，kubefed-controller 組件通過監(jiān)聽crd的變化來完成聯(lián)邦資源的同步和調度等功能。
聯(lián)邦成員注冊
集群聯(lián)邦安裝文檔 DOC窟她，集群成員注冊后陈症，會在管理集群創(chuàng)建一個 KubeFedCluster 資源來存儲集群的基本信息，如API Endpoint震糖、CA Bundle等录肯，kubefed controller 通過這些信息來訪問和管理聯(lián)邦集群成員。
聯(lián)邦化資源
Federation V2 可以聯(lián)邦化任意資源吊说，包括自定義的crd資源论咏。對集群資源聯(lián)邦化的實現(xiàn)主要是通過兩種CRD來完成优炬，分別是 FederatedTypeConfig 和 Federated<API Type> ，F(xiàn)ederatedTypeConfig定義了 Federated<API Type> 和kubernetes api資源的關聯(lián)關系厅贪。而 Federated<API Type> 用來定義怎么去聯(lián)邦化對應的kubernetes api資源蠢护。
比如我們想將 configmap 通過聯(lián)邦機制在多個集群中創(chuàng)建，則需要先在Federation Host集群中創(chuàng)建 FederatedConfigMap CRD資源养涮，然后創(chuàng)建FederatedTypeConfig 資源將 FederatedConfigMap 和 Configmap 建立關聯(lián)葵硕。
apiVersion: core.kubefed.k8s.io/v1beta1
kind: FederatedTypeConfig
metadata:
name: configmaps
namespace: kube-federation-system
spec:
federatedType:
group: types.kubefed.k8s.io
kind: FederatedConfigMap
pluralName: federatedconfigmaps
scope: Namespaced
version: v1beta1
propagation: Enabled
targetType:
kind: ConfigMap
pluralName: configmaps
scope: Namespaced
version: v1
如果要新增新的 federate type api，執(zhí)行 kubefedctl enable <kubernetes resource api type> 贯吓，如下懈凹，如果想要聯(lián)邦化新的資源crd資源 etcdclusters，則可以執(zhí)行 kubefedctl enable etcdclusters 悄谐，執(zhí)行后會自動生成新的crd聯(lián)邦資源 federatedetcdclusters介评，以及類型為 federatedtypeconfigs 的cr資源 etcdclusters.<api_group>。
$ kubefedctl enable etcdclusters
$ kubectl api-resources | grep etcd
etcdclusters etcd etcd.database.coreos.com true EtcdCluster
federatedetcdclusters fetcd types.kubefed.k8s.io true FederatedEtcdCluster
$ kubectl -n kube-federation-system get federatedtypeconfigs | grep etcd
etcdclusters.etcd.database.coreos.com 3m16s
跨集群調度
KubeFed提供了一種自動化機制來將工作負載實例分散到不同的集群中尊沸，且能夠基于總副本數(shù)與集群的定義策略來將Deployment或ReplicaSet資源進行編排威沫。編排策略是通過創(chuàng)建ReplicaSchedulingPreference(RSP)，再由KubeFed RSP Controller監(jiān)聽與獲取RSP內容來將工作負載實例建立到指定的集群上洼专。
如下例子，假設有三個集群 cluser1孵构，cluser2屁商，cluser3
apiVersion: scheduling.kubefed.k8s.io/v1alpha1
kind: ReplicaSchedulingPreference
metadata:
name: test-deployment
namespace: test-namespace
spec:
targetKind: FederatedDeployment
totalReplicas: 15
clusters:
"*":
weight: 2
maxReplicas: 12
cluster3:
minReplicas: 1
maxReplicas: 3
weight: 1
當rsp創(chuàng)建后，kubefed rsp controller 會監(jiān)聽到變化颈墅，并獲取rsp內容蜡镶，根據(jù)rsp定義的 name/namespace 找到對應的 federatedDeployment 資源，根據(jù)定義的策略計算出每個集群的副本數(shù)量恤筛，之后修改 federatedDeployment 資源的spec.overrides內官还，最好 kubefed sync cnotroller 會監(jiān)聽到 federatedDeployment 的變化，并將新的副本同步到聯(lián)邦集群中毒坛。
跨集群服務發(fā)現(xiàn)
kubefed 提供了一系列api 資源和controller來實現(xiàn)跨集群Service/Ingress的DNS records自動發(fā)現(xiàn)和生成望伦，并通過 ExternalDNS 將dns記錄同步更新到服務提供商。
apiVersion: multiclusterdns.kubefed.k8s.io/v1alpha1
kind: Domain
metadata:
name: test
namespace: kube-federation-system
domain: k8s.example.com
---
apiVersion: multiclusterdns.kubefed.k8s.io/v1alpha1
kind: ServiceDNSRecord
metadata:
name: nginx
namespace: development
spec:
domainRef: test
recordTTL: 300
假設我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個名為nginx 的 FederatedDeployment 煎殷，并且創(chuàng)建了對應的 FederatedService 來提供 LoadBalancer屯伞。這時當創(chuàng)建以上 Domain與ServiceDNSRecord 資源后，KubeFed Service DNS Controller 會監(jiān)聽到 ServiceDNSRecord 的創(chuàng)建豪直，并收集聯(lián)邦集群成員的 Service 信息劣摇，更新到 ServiceDNSRecord 中；同時 DNS Endpoint Controller 會依據(jù) ServiceDNSRecord 的內容生成并更新 DNSEndpoint 資源弓乙，最后ExternalDNS組件收集 DNSEndpoint 信息同步到DNS服務提供商末融。
若是Ingress 的話钧惧，會由IngressDNSRecord 資源取代，并由Ingress DNS Controller 收集信息勾习。
