KubeVirt 可擴展性與 CI 系統整合實踐

引言

KubeVirt 是 Kubernetes 生態系中專注於虛擬化技術的開源項目，透過將虛擬機器（VM）整合至 Kubernetes 環境，提供雲原生架構下的虛擬化解決方案。隨著 KubeVirt 的持續成長，如何在保持功能完整性同時提升系統可擴展性，成為社區關注的重點。本文探討 KubeVirt 在社群協作、CI 系統優化及測試架構設計上的實踐，並分析其技術特性與應用價值。

主要內容

技術定義與核心特性

KubeVirt 是 Kubernetes 的可擴展子項目（CNCF 成員），透過 Operator 模式實現虛擬機器的容器化管理，支援 KubeVirt 虛擬機器實例（VMI）與 Kubernetes 資源的整合。其核心特性包括：

• 虛擬化整合：將 VM 資源抽象為 Kubernetes 資源物件（如 VMI、VirtualMachine），實現與容器化應用的統一管理。
• 可擴展性設計：透過 SIG（Special Interest Group）架構與模組化設計，支持網路、儲存、擴展性等多領域的靈活擴展。
• CI 系統整合：結合自動化測試與模擬工具（如 Quark），提升大規模負載測試效率與控制平面穩定性。

社群與 CI 系統改進

SIGs 架構與協作機制

KubeVirt 社群透過建立五至六個 SIG（計算、網路、儲存、擴展性、可觀察性），明確分工並提升開發效率。引入 SIG 主席角色協調跨 SIG 合作，同時保留根審批者處理特殊事項，分散負載以避免單點瓶頸。

設計提案流程（VAP）

為提升設計提案的透明度與長期支持，KubeVirt 引入 VAP（Vote and Propose）流程，作為輕量級設計機制。此流程要求提案需經 SIG 認可，並明確決策責任，預計於 2025 年底成為必備流程。

版本 1.5 更新重點

• 遷移變更：修正遷移恢復問題，優化資源配額自動限制與虛擬機器重置功能，提升用戶體驗。
• 儲存改進：實現卷遷移功能畢業，新增 IO 線程策略以提升性能。
• 網路改進：支援自訂網路插件，並實現網路介面鏈路狀態監測。
• 安全性：移除自訂 SELinux 策略，改用標準策略，並透過多 FD 提升遷移速度。

可擴展性實踐與測試架構

Quark 控制器與狀態轉換機制

Quark 是 KubeVirt 的輕量級控制平面性能測試工具，透過 CR（Custom Resource）定義物件狀態轉換規則。例如，透過 resourceRef 指定目標物件，selector 精準匹配狀態條件，並透過 phase 字段標記當前狀態（如 running）。此機制支援 VMI 的狀態轉換（如 scheduled → running），並解決 Cubeword 的服務帳戶權限問題。

測試架構與成本優化

• 負載生成：每日執行端到端測試，產生集群負載以驗證系統穩定性。
• 監測系統：追蹤物件階段轉換時間，分析性能瓶頸並繪製趨勢圖。
• 模擬測試：透過 Quark 工具模擬節點與 Pod，降低 CI 系統成本，並提升大規模工作負載測試效率。

CI 系統整合與壓力測試

KubeVirt 將 Quark 測試整合至 CI 系統，支援在小型集群中創建上千個 VMI 實例。此方法不僅節省 CI 資源，更可監測控制平面在高負載下的穩定性與擴展能力。透過虛擬機器實例的高密度部署，驗證控制平面在極端情況下的效能表現。

技術優勢與挑戰

• 優勢：
  • 社群協作機制（SIGs）提升開發效率與靈活性。
  • CI 系統整合與模擬工具（如 Quark）降低測試成本。
  • 模組化設計支持多領域擴展（如網路、儲存）。
• 挑戰：
  • 大規模負載測試需平衡資源消耗與測試精度。
  • 服務帳戶權限管理與 Webhook 拒絕更新的兼容性問題。

總結

KubeVirt 透過社群協作、CI 系統優化與模擬測試架構，有效提升系統可擴展性與穩定性。其核心價值在於將虛擬化技術與 Kubernetes 生態系深度整合，並透過模組化設計與自動化測試，支持企業級應用場景。建議開發者參與 KubeVirt 社群協作，並優化測試流程以提升系統效能。