Kubernetes实践：在开发环境中实践, 提升开发效率

背景

上个月，我们在本地搭建了一个kubernetes集群，目的是解决我们目前开发环境遇到的一些痛点：

1. 电脑卡顿：代码越来越多，webpack打包占用的资源越来越大，写代码太痛苦。
2. 依赖安装：我们项目中使用了react、PHP等语言。对应的npm或composer安装依赖很困难，尝尝因为系统缺少某个命令或者系统库而安装失败。
3. 不一致的运行环境：使用Mac运行开发环境，使用linux运行生产环境，运行环境的不一致导致bug在上线后，在用户侧才被发现。
4. 测试困难：只有一个测试环境，需要排队等待测试，无法快速响应业务需求。
5. 服务依赖：随着服务数量的增加，同时测试多个服务变得不方便，还需要修改代码来适应测试环境。
6. 不完善的基础设施：
   • 访问测试环境需要修改 hosts 文件，为不同开发功能添加对应条目，管理复杂。
7. 开发环境启动缓慢：新加入的同事需要进行一系列的环境配置才能开始工作。

开发环境介绍

我所在的团队是前端团队，技术栈主要是：JavaScript，react，PHP、MySQL、redis。开发使用公司统一配置的电脑：MacBook air m1 8核 8GB内存配置。

PHP项目在生产环境运行在Linux中，在Mac使用了virtualbox来跑项目代码，virtualbox一个虚拟机大概占用2G内存。还有react的项目跑一个开发环境最少要占用4个G的内存，而且项目越来越大，代码越来越多，热重载，及时编译刷新等，webpack的内存占用越来越大。如果有多个项目协同开发，在加上IDE占用的资源，8GB的内存写代码是在是扛不住。

我在很久之前就在思考这个困扰我们很久的问题，初步想法是将项目容器化，跑在docker，不过docker desktop for mac的性能表现实在是不佳，使用了docker电脑更卡了。在后来我把环境搬上了我们本地的一个测试机，方案书容器化 + 代码同步：本地写代码，使用代码同步工具(NFS/Mutagen)将代码同步到服务器。

这样确实缓解了开发电脑的压力，不过这个方法需要在命令行手动操作，不便于使用。

解决方案

为了解决开发环境中遇到的诸多问题，我们决定采用 Kubernetes。

Kubernetes简介

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。 Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态，其服务、支持和工具的使用范围相当广泛。

Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在 Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上， 结合了社区中最优秀的想法和实践。

为什么选择Kubernetes

1. 服务发现和负载均衡
2. 运行环境一致性
3. 存储编排
4. 自动部署和回滚
5. 故障自我修复
6. 屏蔽掉底层的基础设施

Kubernetes基础概念

这里介绍两个我们使用到的基础概念：

1. Pod
   • 可以在 Kubernetes 中创建和管理的、最小的可部署的计算单元。
2. Service
   • 将运行在一个或一组 Pod 上的网络应用程序公开为网络服务的方法。

应用程序跑在POD中，监听了网络接口，POD可能有多个实例，运行在不同的节点，有多个IP。通过Service将多个POD的网络服务关联，在多个POD实现负载均衡，向外开放一个通一的端口，访问者仅需要通过Service来访问POD提供的服务，而不用关心POD的IP地址是什么。

下图展示了POD与Service的关系。svc开放了8080端口，它的targetPort是80端口，在它的后端有4个POD，在这四个POD中做负载均衡。当访问svc的8080端口时，service会将流量转发到后端的某一个POD的80端口。

在kubernetes集群中，每个Service都会有一个分配的域名。如在default名称空间下有一个名为database的服务，它对监听了33306端口，targetPort是3306，在它的后端有两个MySQL的POD。根据kubernetes的域名规则，它的域名是：database.default.svc.cluster.local。别的应用要访问数据库服务，只需要通过域名加端口的形式访问：database.default.svc.cluster.local:33306。

Service的域名分配机制，是我们选择kubernetes的重要原因之一，通过域名分配机制，我们可以通过域名来访问服务，而不需要配置hosts。

项目容器化

要使用kubernetes，首先就是将项目容器化。编写Dockerfile，搭建一个镜像仓库来管理镜像。这里使用了docker官方的registry来托管镜像。启动简单。

docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry:2

启动registry容器后，就可以通过5000端口来访问镜像仓库了。

代码同步与部署

确定了使用k8s后，下一个问题是代码的更新与部署？在网上了解了两个kubernetes开发工具：Skaffold和Devspace。在对比使用了这两个工具后，我们最终选择了devspace。相对于skaffold来说，它更适用我们的需求。

引入devspace

1. 安装devspace
2. 安装kubectl
3. 编写devspace.yaml

参考

• Kubernetes服务
• Kubernetes POD
• 初始化devspace