kpackを使ってKubernetes環境でコンテナイメージを作成する方法を紹介します

1. kpackによるコンテナイメージのビルド
VMware DevOps Meetup #6
2020/10/21

2. 本日の内容
kpackを使ってKubernetes環境でコンテナイメージを作成する方法を紹介します
1. コンテナイメージのビルド方法
2. Cloud Native Buildpacks
3. kpack
4. デモ
● 参考
○ Dockerfileかきたくないでござる
○ Getting Started with VMware Tanzu Build Service 1.0
○ Tanzu Build Service を触ってみる
○ Buildpacksのビルダーをスクラッチから作ってみる

3. コンテナイメージのビルド方法
● ホスト上でコンテナイメージをビルド
○ docker : Dockerfileからコンテナイメージを作成
○ buildah : デーモンを利用せずに Dockerfileからコンテナイメージを作成
○ pack : Cloud Native Buildpacksを利用してコンテナイメージを作成
● Kubernetes上でコンテナイメージをビルド
○ kaniko : Kubernetes上でDockerfileからコンテナイメージを作成
○ Source-to-Image (S2I) : OpenShiftの機能でコンテナイメージを作成
○ kpack : Kubernetes上でCloud Native Buildpacksを利用してコンテナイメージを作成
● クラウドサービス
○ Google Cloud Build : Cloud Native Buildpacksに対応 (2020/10/10)
○ AWS CodeBuild
○ Azure Container Registry Tasks

4. Cloud Native Buildpacks(CNB) ?
● BuildpackはPaaSであるCloud FoundryやHerokuで利用されているアプリケー
ション実行環境を作成する仕組み。
○ ソースコードからアプリケーションのフレームワークを認識し、アプリケーションをビルドし、実行可能
なイメージ(Droplet/Slug)を作成する。
● Cloud Native BuildpacksはDockerやKubernetes等でBuildpackの仕組みを活用
してOCI準拠のコンテナイメージを作成する事を可能にする。
○ CNBはCNCFのSandboxプロジェクト。
○ CNBの実装
■ Paketo Buildpacks : Cloud Foundry Foundationのプロジェクト
■ Heroku Buildpacks : Heroku向けのBuildpack
■ Google Cloud Buildpacks : Google Cloudのコンテナプラットフォームに最適化
https://buildpacks.io/

5. CNBのコンポーネント
● Builder : ビルドに利用するコンテナイメージ。Buildpackとビルドに利用するBuild/Runイメー
ジ(Stack)で構成される。
● Buildpack : ソースコードの検出、アプリケーションのビルドや実行方法を定義
● Stack : Builderがイメージ作成時に利用する、ビルド用・実行用のイメージ
● Lifecycle : Buildpackの実行をオーケストレーションし、アプリケーションイメージを組み立て
る。
● Platform : OCIイメージを作成するために利用されるプラットフォーム(pack cli、kpack、
tekton等)
https://buildpacks.io/docs/concepts/components/

6. pack : Buildpack CLI
● Dockerとpackコマンドによりコンテナイメージを作
成
● Builderイメージを指定して、Dockerfileを利用せ
ずにアプリケーションソースコードから、アプリケー
ションを自動検出してコンテナイメージを作成
● ビルドしたコンテナイメージをレジストリにプッシュ
することも可能。(--publish)
● リベースによりベースイメージだけ変更することも
可能。(pack rebase)
# git clone https://github.com/buildpacks/samples
# cd samples
# ls apps/
aspnet bash-script batch-script java-maven kotlin-gradle README.md ruby-bundler
# ls java-maven/
mvnw mvnw.cmd pom.xml src
# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
# pack build -p apps/java-maven --builder cnbs/sample-builder:bionic sample-app
===> DETECTING
[detector] samples/java-maven 0.0.1
===> ANALYZING
===> RESTORING
===> BUILDING
[builder] ---> Java buildpack
[builder] ---> Installing JDK
===> EXPORTING
[exporter] Adding layer 'samples/java-maven:jdk'
[exporter] Adding 1/1 app layer(s)
[exporter] Adding layer 'launcher'
[exporter] Adding layer 'config'
[exporter] Adding layer 'process-types'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.lifecycle.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.build.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.project.metadata'
[exporter] Setting default process type 'web'
[exporter] *** Images (68472453e67b):
[exporter] sample-app
[exporter] Reusing cache layer 'samples/java-maven:jdk'
[exporter] Adding cache layer 'samples/java-maven:maven_m2'
Successfully built image sample-app
# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
cnbs/sample-stack-run bionic d57edd2cacb1 3 weeks ago 70.3MB
cnbs/sample-builder bionic a1fff020741a 40 years ago 180MB
sample-app latest 68472453e67b 40 years ago 300MB
buildpacksio/lifecycle 0.9.1 1a8d17b1a7a7 40 years ago 15.1MB
https://buildpacks.io/docs/app-journey/
base-1
Java
App
base-2
Java
App
rebase

7. kpack
● Kubernetes Native Container Build Service
● Kubernetesを拡張して、Kubernetes上でCNBを利用するための仕組み
○ コンテナイメージのビルドは Kubernetes上のPod内で行われる
○ builderやstack、作成されるimage等がKubernetesのCRD(Custom Resource Definition)として管
理される。
● VMware(旧Pivotal)が中心となって開発
○ Tanzu Build Service(TBS)はkpackをVMwareがサポートするもの (2020/8 GA v1.0.2)
○ TBSではStackやBuilder等が事前定義されていて、 kpack向けのCustom Resourceを直接操作せ
ずにkpコマンドを利用して簡単に利用可能
● Cloud Foundry for Kubernetes(cf-for-k8s)のコンポーネントとしても利用されてい
る。(cf pushされたソースコードからコンテナイメージをビルド)
https://github.com/pivotal/kpack

8. kpackのインストール
● kpack Tutorial : https://github.com/pivotal/kpack/blob/master/docs/tutorial.md
# kubectl get pods -n kpack
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kpack-controller-6f57d5f7d-zzrf7 1/1 Running 0 10m
kpack-webhook-5cf99c5cd7-tf87m 1/1 Running 0 10m
# kubectl get crd | grep kpack
builders.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
builds.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
clusterbuilders.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
clusterstacks.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
clusterstores.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
images.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z
sourceresolvers.kpack.io 2020-10-14T05:54:54Z

9. kpackではbuilderをCRにより構成。
Builder = Store + Stack
apiVersion: kpack.io/v1alpha1
kind: ClusterStore
metadata:
name: default
spec:
sources:
- image: gcr.io/paketo-buildpacks/go
- image: gcr.io/paketo-buildpacks/java
- image: gcr.io/paketo-buildpacks/nodejs
apiVersion: kpack.io/v1alpha1
kind: ClusterStack
metadata:
name: full
spec:
id: "io.buildpacks.stacks.bionic"
buildImage:
image: "paketobuildpacks/build:full-cnb"
runImage:
image: "paketobuildpacks/run:full-cnb"
apiVersion: kpack.io/v1alpha1
kind: Builder
metadata:
name: my-builder
spec:
tag: masanara/my-builder
serviceAccount: kpack-service-account
stack:
name: full
kind: ClusterStack
store:
name: default
kind: ClusterStore
order:
- group:
- id: paketo-buildpacks/go
- group:
- id: paketo-buildpacks/java
- group:
- id: paketo-buildpacks/nodejs

10. Imageの作成
作成するコンテナイメージのレジストリ/タグ、ビルドに利用するBuilder、ビルドに利用す
るソースコードのリポジトリを指定。
apiVersion: kpack.io/v1alpha1
kind: Image
metadata:
name: go-demoweb
namespace: demo
spec:
tag: harbor.example.com/project/go-demoweb-kpack
serviceAccount: tutorial-service-account
builder:
name: tiny-builder
kind: Builder
source:
git:
url: https://github.com/user/go-demoweb
revision: master

11. デモ
デモにはTanzu Build Service / kpコマンドを利用しています

12. Container
Registry
1. イメージの作成
build-1image
$ kp image create go-helloworld
--tag harbor.examle.com/app-image/go-helloworld
--git https://github.com/user/go-helloworld.git
--git-revision master
Builder
(default)
Stack
(full)
Store
(Buildpacks)

13. Container
Registry
2. イメージの更新
imageimage’ build-1
build-2
masterブランチ
にコミット
Builder
(default)
Stack
(full)
Store
(Buildpacks)

14. Container
Registry
3. ベースイメージの更新 (リベース)
image build-1
build-2
image’’
build-3
Builder
(default)
Stack
(full)
Store
(Buildpacks)
Builder
(tiny)
Stack
(tiny)
Store
(Buildpacks)
$ kp image patch go-demoweb --cluster-builder tiny

15. kpackをつかうと
● Dockerfileを書かずにコンテナイメージを作成できる
● Kubernertesクラスター内でコンテナイメージを作成することが可能
● ベースイメージに脆弱性が発見された場合もリベースにより対応が簡単
● kpackだけでgitリポジトリのコミットをトリガーにしてコンテナイメージのビルドを自動
化できる