Pregled Skaffold-a za razvoj pod Kubernetes-om

Prije petnaest mjeseci, 5. ožujka 2018., tvrtka Google je objavila prvu alfa verziju svog Open Source projekta za CI/CD pod nazivom Skaffold, čija je svrha bila izrada "jednostavnog i ponovljivog razvoja pod Kubernetesom", kako bi se programeri mogli usredotočiti na razvoj, a ne na administraciju. Što čini Skaffold zanimljivim? Kao što se pokazalo, ima nekoliko aduta u rukavu koji ga mogu učiniti snažnim alatom za programere, a možda i za inženjere održavanja. Upoznajmo projekt i njegove mogućnosti.

NB: Usput, već smo ukratko pričali o Skaffoldu u našem općem pregledu alata za programere, čiji je život povezan s Kubernetesom.

Teorija. Svrha i mogućnosti

Dakle, ako govorimo općenito, Skaffold rješava problem automatizacije CI/CD ciklusa (u fazama build, push, deploy), nudeći programeru brzu povratnu informaciju, tj. mogućnost brzog dobivanja rezultata posljednjih promjena u kodu — u obliku ažurirane aplikacije koja radi u Kubernetes klasteru. A to može raditi u različitim okruženjima (dev, stage, production…), za što Skaffold pomaže u opisivanju odgovarajućih pipeline-a za implementaciju.

Izvorni kod Skaffolda napisan je na jeziku Go, distribuira se pod slobodnom licencom Apache License 2.0 (GitHub).

Pogledajmo glavne funkcije i karakteristike. Prve se mogu izdvojiti:

• Skaffold nudi alate za izradu CI/CD pipeline-a.
• Omogućuje u pozadini praćenje promjena u izvornoj šifri i pokretanje automatiziranog procesa izgradnje koda u slike kontejnera, objavljivanje tih slika u Docker Registry i njihovu implementaciju u Kubernetes klaster.
• Sinkronizira datoteke u repozitoriju s radnim direktorijem u kontejneru.
• Automatski testira pomoću container-structure-test.
• Prosljeđuje portove.
• Čita logove aplikacije pokrenute u kontejneru.
• Pomaže u debagiranju aplikacija napisanih u Javi, Node.js, Pythonu, Go.

Sada — o značajkama:

• Sama Skaffold nema komponente na strani klastera. To jest, nije potrebno dodatno konfigurirati Kubernetes za korištenje ove alate.
• Različiti pipeline-i za vašu aplikaciju. Trebate implementirati kod u lokalni Minikube dok razvijate, a zatim — na stage ili production? Za to su predviđeni profili i korisničke konfiguracije, varijable okruženja i zastavice koje omogućuju opisivanje različitih pipelineova za jednu aplikaciju.
• CLI. Samo konzolna alatka i konfiguracije u YAML formatu. Na mreži možete pronaći spominjanje pokušaja izrade eksperimentalnog GUI-a, međutim, trenutno to više znači da je nekome potreban, ali ne previše.
• Modularnost. Skaffold nije samostalni kombajn, već teži korištenju zasebnih modula ili već postojećih rješenja za specifične zadatke.

Ilustracija posljednjeg:

• U fazi gradnje može se koristiti:
  • docker build lokalno, u klasteru putem kaniko ili u Google Cloud Build;
  • Bazel lokalno;
  • Jib Maven i Jib Gradle lokalno ili u Google Cloud Build;
  • prilagođene build-skripte koje se pokreću lokalno. Ako trebate pokrenuti drugo (fleksibilnije/poznatije/…) rješenje za gradnju, ono se opisuje u skripti kako bi Skaffold pokrenuo baš to (primjer iz dokumentacije). To omogućava korištenje bilo kojeg graditelja koji se može pozvati pomoću skripte;
• U fazi testiranja podržava se već spomenuti container-structure-test;
• Za deploy su predviđeni:
  • Kubectl;
  • Helm;
  • kustomize.

Zahvaljujući tome, Skaffold se može nazvati svojevrsnim okvirom za CI/CD. Evo primjera radnog procesa pri njegovoj upotrebi (iz dokumentacije projekta):

Kako u osnovnim crtama izgleda rad Skaffolda?

1. Alat prati promjene u direktoriju sa izvor kodom. Ako se u datoteke unesu izmjene, one se sinkroniziraju s podom aplikacije u Kubernetes klasteru. Ako je moguće — bez ponovnog sastavljanja slike. U suprotnom — sastavlja se nova slika.
2. Sastavljena slika se provjerava pomoću container-structure-test, označava i šalje u Docker Registry.
3. Nakon toga slika se deploya — postavlja u Kubernetes klaster.
4. Ako je pokretanje inicirano pomoću naredbe skaffold dev, tada počinjemo primati logove iz aplikacije, dok Skaffold čeka promjene kako bi ponovio sve radnje ispočetka.

Ilustracija osnovnih faza rada Skaffolda

Praksa. Isprobavamo Skaffold

Za demonstraciju korištenja Skaffolda uzet ću primjer iz GitHub repozitorija projekta. Usput, tamo možete pronaći i mnoštvo drugih primjera, uzimajući u obzir različite specifikacije. Sve radnje ću izvoditi lokalno u Minikube. Instalacija je jednostavna i traje nekoliko minuta, a za početak rada potreban je kubectl.

Instalirajmo Skaffold:

curl -Lo skaffold https://storage.googleapis.com/skaffold/releases/latest/skaffold-linux-amd64
chmod +x skaffold
sudo mv skaffold /usr/local/bin
skaffold version
v0.37.1

Kloniramo repozitorij Skaffold-a s potrebnim primjerima:

git clone https://github.com/GoogleContainerTools/skaffold
cd skaffold/examples/microservices

Odabrao sam primjer s dva pod-a, svaki od njih sadrži malu aplikaciju napisana u Go-u. Jedna aplikacija je frontend (leeroy-web), koja prosljeđuje zahtjev drugoj aplikaciji – backendu (leeroy-app). Pogledajmo kako to izgleda:

~/skaffold/examples/microservices # tree
.
├── leeroy-app
│   ├── app.go
│   ├── Dockerfile
│   └── kubernetes
│       └── deployment.yaml
├── leeroy-web
│   ├── Dockerfile
│   ├── kubernetes
│   │   └── deployment.yaml
│   └── web.go
├── README.adoc
└── skaffold.yaml
 
4 direktorija, 8 datoteka

leeroy-app i leeroy-web sadrže Go kod te jednostavne Dockerfile-ove za lokalnu izradu tog kod:

~/skaffold/examples/microservices # cat leeroy-app/Dockerfile
FROM golang:1.12.9-alpine3.10 as builder
COPY app.go .
RUN go build -o /app .
 
FROM alpine:3.10
CMD ["./app"]
COPY --from=builder /app .

Neću navoditi kod aplikacija — dovoljno je znati da leeroy-web prihvaća zahtjeve i prosljeđuje ih na leeroy-app. Stoga u datotekama Deployment.yaml postoji servis samo za app (za unutarnje usmjeravanje). Port pod-a web proslijedit ćemo za brz pristup aplikaciji.

Kako izgleda skaffold.yaml:

~/skaffold/examples/microservices # cat skaffold.yaml
apiVersion: skaffold/v1beta13
kind: Config
build:
  artifacts:
    - image: leeroy-web
      context: ./leeroy-web/
    - image: leeroy-app
      context: ./leeroy-app/
deploy:
  kubectl:
    manifests:
      - ./leeroy-web/kubernetes/*
      - ./leeroy-app/kubernetes/*
portForward:
  - resourceType: deployment
    resourceName: leeroy-web
    port: 8080
    localPort: 9000

Ovdje su opisane sve faze koje su spomenute ranije. Osim ovog konfiguracijskog datoteka postoji i datoteka s globalnim postavkama — ~/ .skaffold/config. Može se uređivati ručno ili putem CLI-ja — na primjer, ovako:

skaffold config set --global local-cluster true

Ova komanda će postaviti globalnu varijablu local-cluster na true, nakon čega Skaffold neće pokušavati 'push' slike na udaljeni registar. Ako radite lokalno, možete koristiti ovu komandu da pohranite slike lokalno.

Vratimo se na skaffold.yaml:

• U fazi build navodimo da se slika treba izraditi i pohraniti lokalno. Nakon prvog pokretanja izrade, vidjet ćemo sljedeće:

  // т.к. Minikube создает кластер в отдельной виртуальной машине,
  // придется проникнуть внутрь, чтобы найти образы
  # minikube ssh
  $ docker images
  REPOSITORY                                TAG                                                                IMAGE ID            CREATED             SIZE 
  leeroy-app                                7d55a50803590b2ff62e47e6f240723451f3ef6f8c89aeb83b34e661aa287d2e   7d55a5080359        4 hours ago         13MB 
  leeroy-app                                v0.37.1-171-g0270a0c-dirty                                         7d55a5080359        4 hours ago         13MB
  leeroy-web                                5063bfb29d984db1ff70661f17d6efcc5537f2bbe6aa6907004ad1ab38879681   5063bfb29d98        5 hours ago         13.1MB
  leeroy-web                                v0.37.1-171-g0270a0c-dirty                                         5063bfb29d98        5 hours ago         13.1MB

  Kao što se može vidjeti, Skaffold je sam označio slike. Usput, podržava se nekoliko politika označavanja.

• Dalje u konfiguraciji navedeno je context: ./leeroy-app/, tj. definiran je kontekst unutar kojeg se slika izgrađuje.
• U fazi implementacije se određuje da ćemo koristiti kubectl i masku za potrebne efemeride.
• PortForward: slično onome kako obično preusmjeravamo portove pomoću kubectl port-forward, dajemo instrukcije Skaffoldu za izvođenje ove komande. U ovom slučaju — lokalni port 9000 se preusmjerava na 8080 u Deploymentu s imenom leeroy-web.

Vrijeme je da pokrenemo skaffold dev: komanda će stvoriti kontinuirani "ciklus povratne informacije", tj. ne samo da će sakupiti sve i implementirati u klaster, već će i obavijestiti o stanju podova u tom trenutku, pratiti promjene i ažurirati stanje podova.

Evo rezultata pokretanja skaffold dev --port-forward prilikom ponovne izgradnje:

Prvo, vidljivo je da se koristi cache. Nadalje — aplikacija se gradi, implementira, portovi se preusmjeravaju. Budući da je naznačeno --port-forward, Skaffold je preusmjerio port do web, kako mu je i rečeno, ali app je preusmjerio po vlastitom nahođenju (izabrao najbliži slobodni). Nakon toga dobijamo prve logove od aplikacija.

Provjerimo funkcionalnost?

~\/skaffold\/examples\/microservices # kubectl get po
IME                           SPREMAN   STATUS    PONOVNI STARTOVI   STAROST
leeroy-app-6998dfcc95-2nxvf  1\/1     Radi     0          103s
leeroy-web-69f7d47c9d-5ff77  1\/1     Radi     0          103s
~\/skaffold\/examples\/microservices # curl localhost:9000
leeroooooy aplikacija!!!

Modificiramo datoteku leeroy-app\/app.go — prolazi nekoliko sekundi… i:

~\/skaffold\/examples\/microservices # kubectl get po
IME                           SPREMAN   STATUS    PONOVNI STARTOVI   STAROST
leeroy-app-ffd79d986-l6nwp   1\/1     Radi     0          11s
leeroy-web-69f7d47c9d-5ff77  1\/1     Radi     0          4m59s
~\/skaffold\/examples\/microservices # curl localhost:9000
leeroooooy Habr!!!

Pri tom je sam Skaffold ispisao u konzolu isto ono što je ranije, osim jednog momenta: ispisao je samo leeroy-app, a ne sve odjednom.

Više prakse

Vrijedi spomenuti i to da se prilikom kreiranja novog projekta konfiguracije za Skaffold mogu ‘bootstrap’ izvršiti pomoću komande init, što je veoma zgodno. Također, moguće je napisati više konfiguracija: raditi na konfiguraciji po defaultu, nakon čega se može prebaciti na stage s komandom run (isti proces kao i dev, samo ne prati promjene), koristeći drugu konfiguraciju.

Na katacodi postoji priručnik s primjerom još jednostavnijim. Umjesto toga, tamo se nudi već gotova sandboxa s Kubernetesom, aplikacijom i Skaffoldom. Odlična opcija ako vas zanima samostalno isprobavanje najosnovnijeg.

Jedna od mogućnosti korištenja Skaffolda je razvoj na udaljenom klasteru. Nije svima zgodno pokretati Minikube na vlastitom hardveru, a zatim implementirati aplikaciju i čekati da ona ispravno funkcionira... U tom slučaju Skaffold odlično rješava postavljeni zadatak, što mogu potvrditi, na primjer, inženjeri Reddita, o čemu smo već pisali pročitati na našem blogu.

A u ovoj publikaciji iz Weaveworks možete pronaći primjer kreiranja pipeline-a za produkciju.

Zaključak

Skaffold je praktičan alat za izgradnju pipeline-a koji podrazumijevaju implementaciju aplikacija u Kubernetes i koji su prvenstveno usmjereni na potrebe razvoja. S njim je prilično lako stvoriti 'kratki' pipeline koji uzima u obzir osnovne potrebe programera, no ako želite, možete organizirati i opsežnije procese. Kao jedan od jasnih primjera primjene Skaffolda u CI/CD procesima navodi se takve testni projekt od 10 mikroslužbi koje koriste mogućnosti Kubernetes, gRPC, Istio i OpenCensus Tracing.

Skaffold je već dobio gotovo 8000+ zvjezdica na GitHubu, razvija ga Google i dio je GoogleContainerTools — Generalno, trenutno postoji mnogo razloga vjerovati da će se projekt razvijati dugo i uspješno.

P.S.

Pročitajte i na našem blogu:

• «Alati za programere aplikacija pokrenutih u Kubernetesu»;
• «werf — naš alat za CI/CD u Kubernetesu (pregled i video prezentacija)»;
• «Garden v0.10.0: Vašem laptopu nije potreban Kubernetes»;
• «Kubernetes savjeti i trikovi: o lokalnom razvoju i Telepresence».

Izvor: habr.com