🥇Инструменти за разработчици на приложения, работещи на Kubernetes

Модерният подход към операциите решава много належащи бизнес проблеми. Контейнерите и оркестраторите улесняват мащабирането на проекти с всякаква сложност, опростяват пускането на нови версии, правят ги по-надеждни, но в същото време създават допълнителни проблеми за разработчиците. Програмистът, на първо място, се грижи за своя код: архитектура, качество, производителност, елегантност - а не как ще работи в Kubernetes и как да го тества и отстранява грешки, след като направи дори минимални промени. Следователно също така е съвсем естествено, че инструментите за Kubernetes се разработват активно, помагайки да се решат проблемите дори на най-„архаичните“ разработчици и им позволява да се съсредоточат върху основното.

Този преглед предоставя кратка информация за някои от инструментите, които улесняват живота на програмист, чийто код се изпълнява в pod'ax на Kubernetes клъстер.

Прости помощници

Kubectl-debug

Долния ред: добавете своя контейнер към Pod и вижте какво се случва в него.
GitHub.
Кратка статистика на GH: 715 звезди, 54 ангажирания, 9 сътрудници.
Език: Go.
Лиценз: Apache License 2.0.

Този плъгин за kubectl ви позволява да създадете допълнителен контейнер вътре в интересуващия ви под, който ще споделя пространството от имена на процеса с други контейнери. В него можете да отстранявате грешки в работата на модула: да проверявате мрежата, да слушате мрежовия трафик, да правите анализ на процеса, който ви интересува, и т.н.

Можете също да превключите към контейнера на процеса, като стартирате chroot /proc/PID/root - това може да бъде много удобно, когато трябва да получите root shell в контейнер, за който е зададен в манифеста securityContext.runAs.

Инструментът е прост и ефективен, така че може да бъде полезен за всеки разработчик. Писахме повече за това в отделна статия.

Телеприсъствие

Долния ред: прехвърлете приложението на вашия компютър. Разработвайте и отстранявайте грешки локално.
Място; GitHub.
Кратка GH статистика: 2131 звезди, 2712 ангажименти, 33 сътрудници.
Език: Python.
Лиценз: Apache License 2.0.

Идеята на този модул е да стартира контейнер с приложението на компютъра на локалния потребител и да проксира целия трафик от клъстера към него и обратно. Този подход ви позволява да разработвате локално, като просто редактирате файлове в любимата си IDE: резултатите ще бъдат налични веднага.

Предимствата на локалното изпълнение са удобството на редакциите и незабавните резултати, възможността за отстраняване на грешки в приложението по обичайния начин. Недостатъкът е, че е взискателен към скоростта на връзката, което е особено забележимо, когато трябва да работите с приложение с доста висок RPS и трафик. Освен това Telepresence има проблеми с монтирането на томове в Windows, което може да бъде решаващо ограничение за разработчиците, свикнали с тази операционна система.

Вече споделихме нашия опит от използването на Telepresence тук.

Ksync

Долния ред: почти моментална синхронизация на кода с контейнера в клъстера.
GitHub.
Кратка статистика на GH: 555 звезди, 362 ангажирания, 11 сътрудници.
Език: Go.
Лиценз: Apache License 2.0.

Помощната програма ви позволява да синхронизирате съдържанието на локална директория с директорията на контейнер, работещ в клъстера. Такъв инструмент е идеален за разработчици на скриптови езици за програмиране, чийто основен проблем е доставянето на код до работещ контейнер. Ksync е предназначен да облекчи това главоболие.

Когато се инициализира веднъж от командата ksync init в клъстера се създава DaemonSet, който се използва за наблюдение на състоянието на файловата система на избрания контейнер. На своя локален компютър разработчикът изпълнява командата ksync watch, който следи конфигурациите и работи syncthing, който директно синхронизира файловете с клъстера.

Остава само да инструктираме ksync какво с какво да синхронизира. Например тази команда:

ksync create --name=myproject --namespace=test --selector=app=backend --container=php --reload=false /home/user/myproject/ /var/www/myproject/

...ще създаде наблюдател с име myprojectкойто ще търси под с етикет app=backend и опитайте да синхронизирате локалната директория /home/user/myproject/ с каталог /var/www/myproject/ в контейнера, наречен php.

Проблеми и бележки за ksync от нашия опит:

Трябва да се използва в клъстерни възли на Kubernetes overlay2 като драйвер за съхранение за Docker. Помощната програма няма да работи с други.
Когато използвате Windows като клиентска операционна система, наблюдателят на файловата система може да не работи правилно. Този бъг беше забелязан при работа с големи директории - с голям брой вложени файлове и директории. Създадохме съответен проблем в проекта за синхронизиране, но все още няма напредък по него (от началото на юли).
Използвайте файл .stignore за да посочите пътища или шаблони на файлове, които не трябва да се синхронизират (например директории app/cache и .git).
По подразбиране ksync ще рестартира контейнера при всяка промяна на файловете. За Node.js това е удобно, но за PHP е напълно излишно. По-добре е да изключите opcache и да използвате флага --reload=false.
Конфигурацията винаги може да бъде коригирана $HOME/.ksync/ksync.yaml.

скуош

Долния ред: отстраняване на грешки в процеси директно в клъстера.
GitHub.
Кратка GH статистика: 1154 звезди, 279 ангажирания, 23 сътрудници.
Език: Go.
Лиценз: Apache License 2.0.

Този инструмент е предназначен за отстраняване на грешки в процеси директно в pods. Помощната програма е проста и интерактивно ви позволява да изберете желания дебъгер (виж отдолу) и namespace + pod, в процеса на който трябва да се намесите. В момента се поддържа:

delve - за Go приложения;
GDB - чрез целево дистанционно + пренасочване на портове;
JDWP пренасочване на портове за отстраняване на грешки в Java приложения.

От страна на IDE поддръжката е достъпна само във VScode (използвайки експанзия), но плановете за текущата (2019) година включват Eclipse и Intellij.

За отстраняване на грешки в процеси, Squash изпълнява привилегирован контейнер на възлите на клъстера, така че първо трябва да се запознаете с възможностите безопасен режим за да избегнете проблеми със сигурността.

Цялостни решения

Нека да преминем към тежката артилерия - по-„мащабни“ проекти, предназначени незабавно да отговорят на много от нуждите на разработчиците.

NB: В този списък, разбира се, има място за нашата помощна програма с отворен код werf (по-рано известен като dapp). Въпреки това вече сме писали и говорили за него повече от веднъж и затова решихме да не го включваме в прегледа. За тези, които желаят да се запознаят по-добре с неговите възможности, препоръчваме да прочетат/слушат доклада “werf е нашият инструмент за CI/CD в Kubernetes".

DevSpace

Долния ред: за тези, които искат да започнат работа в Kubernetes, но не искат да се ровят дълбоко в джунглата му.
GitHub.
Кратка статистика на GH: 630 звезди, 1912 ангажименти, 13 участници.
Език: Go.
Лиценз: Apache License 2.0.

Решение от едноименната компания, която предоставя управлявани клъстери с Kubernetes за екипно развитие. Помощната програма е създадена за търговски клъстери, но работи чудесно с всички други.

При изпълнение на командата devspace init в каталога на проекта ще ви бъдат предложени (интерактивно):

изберете работещ клъстер на Kubernetes,
използвайте съществуващите Dockerfile (или генерирайте нов), за да създадете контейнер въз основа на него,
изберете хранилище за съхраняване на изображения на контейнери и др.

След всички тези подготвителни стъпки можете да започнете разработката, като изпълните командата devspace dev. Той ще изгради контейнера, ще го качи в хранилището, ще разгърне внедряването в клъстера и ще започне пренасочване на портове и синхронизиране на контейнера с локалната директория.

По желание ще бъдете подканени да преместите терминала в контейнера. Не трябва да отказвате, защото в действителност контейнерът започва с командата за заспиване и за реално тестване приложението трябва да се стартира ръчно.

И накрая, екипът devspace deploy разгръща приложението и свързаната инфраструктура към клъстера, след което всичко започва да функционира в боен режим.

Цялата конфигурация на проекта се съхранява във файл devspace.yaml. В допълнение към настройките на средата за разработка, в нея можете да намерите и описание на инфраструктурата, подобно на стандартните манифести на Kubernetes, само че значително опростено.

Архитектура и основни етапи на работа с DevSpace

Освен това е лесно да добавите предварително дефиниран компонент (например MySQL DBMS) или Helm диаграма към проекта. Прочетете повече в документация - не е сложно.

Скеле

Място; GitHub.
Кратка GH статистика: 7423 звезди, 4173 ангажименти, 136 сътрудници.
Език: Go.
Лиценз: Apache License 2.0.

Тази помощна програма от Google твърди, че покрива всички нужди на програмист, чийто код по някакъв начин ще работи на Kubernetes клъстер. Започването на използването му не е толкова лесно, колкото devspace: няма интерактивност, откриване на език и автоматично създаване Dockerfile тук няма да ти предложат.

Ако обаче това не ви плаши, ето какво ви позволява да направите Skaffold:

Проследяване на промените в изходния код.
Синхронизирайте го с контейнера на капсулата, ако не изисква сглобяване.
Събирайте контейнери с код, ако езикът се интерпретира, или компилирайте артефакти и ги опаковайте в контейнери.
Получените изображения се проверяват автоматично с помощта на контейнер-структура-тест.
Маркиране и качване на изображения в регистъра на Docker.
Разположете приложение в клъстер с помощта на kubectl, Helm или kustomize.
Извършете препращане на порт.
Отстраняване на грешки в приложения, написани на Java, Node.js, Python.

Работният процес в различни варианти е декларативно описан във файла skaffold.yaml. За един проект можете също да дефинирате няколко профила, в които можете частично или напълно да промените етапите на сглобяване и внедряване. Например, за разработка, посочете базово изображение, удобно за разработчика, а за поставяне и производство - минимално (+ използвайте securityContext контейнери или предефинирайте клъстера, в който ще бъде внедрено приложението).

Docker контейнерите могат да бъдат изградени локално или отдалечено: в Google Cloud Build или в клъстер с помощта Канико. Bazel и Jib Maven/Gradle също се поддържат. За маркиране Skaffold поддържа много стратегии: чрез git commit хеш, дата/час, sha256-сума от източници и т.н.

Отделно, заслужава да се отбележи възможността за тестване на контейнери. Вече споменатата рамка за тестване на структура на контейнер предлага следните методи за проверка:

Изпълнение на команди в контекста на контейнер с проследяване на изходни статуси и проверка на текстовия изход на командата.
Проверка на наличието на файлове в контейнера и съответствие с посочените атрибути.
Контрол на съдържанието на файла с помощта на регулярни изрази.
Проверка на метаданните на изображението (ENV, ENTRYPOINT, VOLUMES и други подобни).
Проверка на съвместимостта на лиценза.

Синхронизирането на файлове с контейнера не се извършва по най-оптималния начин: Skaffold просто създава архив с източниците, копира го и го разопакова в контейнера (трябва да бъде инсталиран tar). Ето защо, ако основната ви задача е синхронизирането на кодове, по-добре е да погледнете към специализирано решение (ksync).

Основни етапи на работа на Skaffold

Като цяло инструментът не ви позволява да се абстрахирате от манифестите на Kubernetes и няма никаква интерактивност, така че може да изглежда труден за овладяване. Но това е и неговото предимство - по-голяма свобода на действие.

Градина

Място; GitHub.
Кратка GH статистика: 1063 звезди, 1927 ангажименти, 17 сътрудници.
Език: TypeScript (планира се проектът да бъде разделен на няколко компонента, някои от които ще бъдат в Go, както и да се направи SDK за създаване на добавки в TypeScript/JavaScript и Go).
Лиценз: Apache License 2.0.

Подобно на Skaffold, Garden има за цел да автоматизира процесите на доставяне на код на приложението към клъстера K8s. За да направите това, първо трябва да опишете структурата на проекта в YAML файл и след това да изпълните командата garden dev. Тя ще направи цялата магия:

Съберете контейнери с различни части от проекта.
Провежда интеграционни и модулни тестове, ако има описани такива.
Разгръща всички компоненти на проекта към клъстера.
Ако изходният код се промени, това ще рестартира целия конвейер.

Основният фокус при използването на този инструмент е споделянето на отдалечен клъстер с екип за разработка. В този случай, ако някои от стъпките за изграждане и тестване вече са направени, това значително ще ускори целия процес, тъй като Garden ще може да използва кешираните резултати.

Модулът на проекта може да бъде контейнер, контейнер на Maven, диаграма на Helm, манифест за kubectl apply или дори функция OpenFaaS. Освен това всеки от модулите може да бъде изтеглен от отдалечено Git хранилище. Един модул може или не може да дефинира услуги, задачи и тестове. Услугите и задачите могат да имат зависимости, така че можете да определите последователността на внедряване на конкретна услуга и да организирате стартирането на задачи и тестове.

Garden предоставя на потребителя красиво табло за управление (в момента в експериментално състояние), който показва графиката на проекта: компоненти, последователност на сглобяване, изпълнение на задачи и тестове, техните връзки и зависимости. Направо в браузъра можете да видите регистрационните файлове на всички компоненти на проекта и да проверите какво извежда даден компонент чрез HTTP (ако, разбира се, за него е деклариран входен ресурс).

Панел за градина

Този инструмент също има режим на горещо презареждане, който просто синхронизира промените в скрипта с контейнера в клъстера, което значително ускорява процеса на отстраняване на грешки в приложението. Градина има добър документация и не е лошо набор от примери, което ви позволява бързо да свикнете с него и да започнете да го използвате. Между другото, съвсем наскоро публикувахме превод на статия от неговите автори.

Заключение

Разбира се, този списък с инструменти за разработване и отстраняване на грешки в приложения в Kubernetes не се ограничава до. Има още много полезни и практични помощни програми, които заслужават, ако не отделна статия, то поне споменаване. Разкажете ни какво използвате, какви проблеми сте срещали и как сте ги разрешили!

PS

Прочетете също в нашия блог:

Източник: www.habr.com

Инструменти за разработчици на приложения, работещи на Kubernetes