使用Helm优化Kubernetes下的研发体验:基础设施即代码
本文中,笔者将以一个Spring Boot程序为例,介绍如何在软件研发端到端过程中是使用Helm。本文中所使用的示例代码可以通过GitHub下载。
创建应用程序
项目采用Maven作为项目的编译和构建工具,项目目录结构如下:
├── README.md ├── chart │ ├── Chart.yaml # Chart基本信息 │ ├── charts # 依赖 │ ├── templates # Kubernetes模板 │ │ ├── NOTES.txt │ │ ├── _helpers.tpl │ │ ├── deployment.yaml │ │ ├── ingress.yaml │ │ └── service.yaml │ └── values.yaml # 变量 ├── Dockerfile # Dockerfile定义 ├── entrypoint.sh # 容器的entrypoint.sh文件 ├── mvnw ├── mvnw.cmd ├── pom.xml ├── src # 应用源码 │ └── main │ └── java │ └── hello │ ├── Application.java │ └── HelloController.java
该项目SCM中通过基础实施即代码的方式,我们定义了应用的3大要素:应用源码,应用是如何构建的(Dockerfile)以及应用是如何部署的(Chart)。
构建容器镜像
容器相关内容:
├── Dockerfile # Dockerfile定义 ├── entrypoint.sh # 容器的entrypoint.sh文件
为了简化容器镜像构建过程,在Dockerfile中我们采用了Multi-Stage Builds的方式构建镜像,Dockerfile的具体内容如下:
# Build FROM maven:3.5.0-jdk-8-alpine AS builderADD ./pom.xml pom.xml ADD ./src src/ RUN mvn clean package# Package FROM java:8COPY --from=builder target/gs-spring-boot-0.1.0.jar gs-spring-boot.jar RUN bash -c 'touch /gs-spring-boot.jar'ADD entrypoint.sh entrypoint.sh RUN chmod +x entrypoint.sh ENTRYPOINT ["./entrypoint.sh"]
在第一个阶段中,我们将pom.xml以及源码加载到一个Maven基础镜像中,并命名为builder,通过mvn clean package
命令实现Java源码的编译打包,产生的jar包会保存到容器的targets目录下。
在第二个阶段中,我们在java:8基础镜像的基础上直接从builder容器中拷贝jar文件,到当前容器中。为了能够在容器中运行该jar文件,这里我们定义了一个entrypoint.sh作为容器的启动命令,其内容如下:
#!/usr/bin/env bash ACTIVE_PROFILE=${PROFILE:=default} java -Xmx1024m -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -jar gs-spring-boot.jar --spring.profiles.active=${ACTIVE_PROFILE} $@
这里需要注意的是在命令的最后我们添加了一个$@,该语法可以获取命令命令行中的所有参数,这样在后期运行容器时,可以在命令行中使用参数,覆盖应用的默认配置,例如--spring.profiles.active=prod
。
运行以下命令,编译并打包应用:
$ docker build -t yunlzheng/spring-app . # 修改为自己的镜像仓库 Sending build context to Docker daemon 16.38MB Step 1/10 : FROM maven:3.5.0-jdk-8-alpine AS builder ---> 67d11473f554 ...... Successfully built e332622092ce Successfully tagged yunlzheng/spring-app:latest
上传镜像到镜像仓库中(需要实现注册容器镜像服务)。
docker push yunlzheng/spring-app # 修改为自己的镜像仓库
构建Chart
通过容器镜像我们为服务定义了一个隔离的运行时环境,而为了能够让我们的应用程序能够运行到Kubernetes集群当中,我们还需要定义Helm相关的内容,来标准化容器的编排和部署信息:
├── chart │ ├── Chart.yaml # Chart基本信息 │ ├── charts # 依赖 │ ├── templates # Kubernetes模板 │ │ ├── NOTES.txt │ │ ├── _helpers.tpl │ │ ├── deployment.yaml │ │ ├── ingress.yaml │ │ └── service.yaml │ └── values.yaml # 变量
在以上结构中我们定义了该应用是如何在Kubernetes集群中运行的。在初始化应用时,用户可以通过使用Helm命令生成以上内容:
$ helm create chart Creating chart
Chart我们可以理解为一组Kubernetes manifest文件的模板,Chart.yaml中包含了该Chart的基本信息,如名称,版本等:
apiVersion: v1 appVersion: "1.0" description: A Spring Boot Application name: chart version: 0.1.0
在values.yaml中,我们定义了当前模板中所有的变量,如下所示:
replicaCount: 1image: repository: yunlzheng/spring-app #修改为自己的镜像 tag: latest pullPolicy: IfNotPresentservice: type: ClusterIP port: 8080 #容器映射的端口ingress: enabled: true # 打开集群ingress annotations: {} # kubernetes.io/ingress.class: nginx # kubernetes.io/tls-acme: "true" path: / hosts: - spring-example.local tls: []
templates目录下,则是Kubernetes用户熟悉的如deployment.yaml,service.yaml。当然你也可以根据自己的需求添加更多的模板文件。
以deployment.yaml为例,文件内容如下所示:
# deployment.yaml apiVersion: apps/v1beta2 kind: Deployment metadata: name: {{ template "chart.fullname" . }} labels: app: {{ template "chart.name" . }} chart: {{ template "chart.chart" . }} release: {{ .Release.Name }} heritage: {{ .Release.Service }} spec: replicas: {{ .Values.replicaCount }} selector: matchLabels:app: {{ template "chart.name" . }}release: {{ .Release.Name }} template: metadata:labels:app: {{ template "chart.name" . }}release: {{ .Release.Name }} spec:containers:- name: {{ .Chart.Name }}image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag }}"imagePullPolicy: {{ .Values.image.pullPolicy }}ports:- name: httpcontainerPort: 8080protocol: TCP
在文件中使用了values.yaml中定义的相关变量,如Values.replicaCount,Values.image.repository,Values.image.tag等,使用这些变量的好处是,在部署Chart的时候,我们可以在命令行中动态修改这些变量的值,例如,修改镜像部署的版本等, service.yaml中的内容也是类似的,这里就不做描述。
完成以上内容后,我们就可以将当前应用打包成一个Chart文件,首先我们需要验证一下Chart文件的内容:
$ cd chart $ helm lint ==> Linting . [INFO] Chart.yaml: icon is recommended1 chart(s) linted, no failures
在确认Chart格式没有问题之后,开发人员就可以直接通过Helm部署实例到Kubernetes集群:
$ cd chart $ helm install . # 省略其它输出 ==> v1/Service NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE womping-sparrow-spring-app ClusterIP 172.19.11.41 <none> 8080/TCP 1sNOTES: 1. Get the application URL by running these commands: http://spring-example.local/
开发人员访问,并验证应用是否按照预期运行:
发布Chart
在确认应用能够正常运行之后,我们就可以对Chart进行打包和发布了。对于运维和测试人员,而言,他们只需要直接使用特定版本的应用Chart,并对其进行测试或者是部署:
$ cd .. $ helm package chart Successfully packaged chart and saved it to: /Users/yunlong/workspace/project-samples/containerization-spring-with-helm/chart-0.1.0.tgz
在默认情况下,helm package
命令会使用Charts.yaml中文件定义的版本。 而如果在持续集成工具中,如果我们希望每次都能动态生成一个新版本的Chart,那在打包时,可以通过--version,动态修改,从而确保每次持续集成过程都能产生一个新的版本,并且能够对该版本进行独立验证。
$ helm package chart --version 0.0.2 Successfully packaged chart and saved it to: /workspace/tmp/spring-sample/chart-0.0.2.tgz
万事具备,当然现在还没有任何人能够使用你构建的Chart,为了能够让其他人(测试、运维、or anyone)能够使用Chart,我们需要将Chart发布到一个公共的仓库(Repository)当中。
Helm官方提供了一个名叫Chartmusem的开源项目,支持对接AWS S3,Google Storage,Alibaba OSS等存储服务,用户可通过其API上传Chart,并且自动生成仓库索引文件,有精力的同学可以自行研究。
这里我们直接使用阿里云效提供的Helm仓库服务,用户只需要注册账号,并开通私有仓库服务,即可免费创建自己私有的,无容量限制的Helm仓库。
由于通过阿里云效创建的Helm仓库是私有的,因此在添加仓库时需要通过参数--username=kHKvnX
和--password=WsCH7zuHH2
指定用户名和密码:
helm repo add play-helm https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm --username=kHKvnX --password=WsCH7zuHH2
为了更好的Chart发布体验,Helm官方为Chartmusem提供了一个Helm Push的插件,云效Helm仓库服务对该插件进行了完整兼容,因此用户可以直接使用该插件完成Chart的发布:
安装Helm Push插件:
$ helm plugin install https://github.com/chartmuseum/helm-push Downloading and installing helm-push v0.7.1 ... https://github.com/chartmuseum/helm-push/releases/download/v0.7.1/helm-push_0.7.1_darwin_amd64.tar.gz Installed plugin: push
由于已经将Helm仓库添加到了本地,我们可以直接使用以下命令将Chart发布到仓库中:
$ helm push chart-0.1.0.tgz play-helm Pushing chart-0.1.0.tgz to play-helm... Done.
发布完成后重新更新本地仓库索引:
$ helm update ...Successfully got an update from the "play-helm" chart repository ...Successfully got an update from the "stable" chart repository Update Complete. ⎈ Happy Helming!⎈
搜索play-helm仓库并部署的Chart:
$ helm search play-helm NAME CHART VERSION APP VERSION DESCRIPTION play-helm/chart 0.1.0 1.0 A Spring Boot Application$ helm install play-helm/chart
其它的小技巧
在发布镜像的时候指定版本:
$ helm push chart-0.1.0.tgz play-helm --version=0.2.0 Pushing chart-0.2.0.tgz to play-helm... Done.
直接发布Chart目录:
$ helm push chart play-helm --version=0.3.0 Pushing chart-0.1.0.tgz to play-helm... Done.
在不添加Helm仓库的情况下直接发布Chart:
$ helm push chart https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm --username=kHKvnX --password=WsCH7zuHH2 Pushing chart-0.1.0.tgz to https://repomanage.rdc.aliyun.com/helm_repositories/26125-play-helm... Done.
小结
到目前为止,我们展示了如何在软件研发的端到端过程中使用Helm,通过基础设施即代码的模式,开发人员可以直接在源码中通过Chart定义管理应用的部署架构,在完成开发工作后开发人员只需要将Chart发布到Helm仓库中,接下来无论是测试,还是运维都可以直接使用Chart快速在Kubernetes集群中对应用进行测试与发布。
本文转自DockOne-使用Helm优化Kubernetes下的研发体验:基础设施即代码
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