适用于kubernetes的应用开发部署流程

本文讲解了如何开发容器化应用,并使用Wercker持续集成工具构建docker镜像上传到docker镜像仓库中,然后在本地使用docker-compose测试后,再使用kompose自动生成kubernetes的yaml文件,再将注入Envoy sidecar容器,集成Istio service mesh中的详细过程。

整个过程如下图所示。

流程图
图片 - 流程图

为了讲解详细流程,我特意写了用Go语言开发的示例程序放在GitHub中,模拟监控流程:

  • k8s-app-monitor-test:生成模拟的监控数据,在接收到http请求返回json格式的metrics信息
  • K8s-app-monitor-agent:获取监控metrics信息并绘图,访问该服务将获得监控图表

API文档见k8s-app-monitor-test中的api.html文件,该文档在API blueprint中定义,使用aglio生成,打开后如图所示:

API
图片 - API

关于服务发现

K8s-app-monitor-agent服务需要访问k8s-app-monitor-test服务,这就涉及到服务发现的问题,我们在代码中直接写死了要访问的服务的内网DNS地址(kubedns中的地址,即k8s-app-monitor-test.default.svc.cluster.local)。

我们知道Kubernetes在启动Pod的时候为容器注入环境变量,这些环境变量在所有的 namespace 中共享(环境变量是不断追加的,新启动的Pod中将拥有老的Pod中所有的环境变量,而老的Pod中的环境变量不变)。但是既然使用这些环境变量就已经可以访问到对应的service,那么获取应用的地址信息,究竟是使用变量呢?还是直接使用DNS解析来发现?

答案是使用DNS,详细说明见Kubernetes中的服务发现与Docker容器间的环境变量传递源码探究

持续集成

因为我使用wercker自动构建,构建完成后自动打包成docker镜像并上传到docker hub中(需要现在docker hub中创建repo)。

构建流程见:https://app.wercker.com/jimmysong/k8s-app-monitor-agent/

wercker构建页面
图片 - wercker构建页面

生成了如下两个docker镜像:

  • jimmysong/k8s-app-monitor-test:9c935dd
  • jimmysong/k8s-app-monitor-agent:234d51c

测试

在将服务发布到线上之前,我们可以先使用docker-compose在本地测试一下,这两个应用的docker-compose.yaml文件如下:

version: '2'
services:
  k8s-app-monitor-agent:
    image: jimmysong/k8s-app-monitor-agent:234d51c
    container_name: monitor-agent
    depends_on:
      - k8s-app-monitor-test
    ports:
      - 8888:8888
    environment:
      - SERVICE_NAME=k8s-app-monitor-test
  k8s-app-monitor-test:
    image: jimmysong/k8s-app-monitor-test:9c935dd
    container_name: monitor-test
    ports:
      - 3000:3000

执行下面的命令运行测试。

docker-compose up

在浏览器中访问http://localhost:8888/k8s-app-monitor-test就可以看到监控页面。

发布

所有的kubernetes应用启动所用的yaml配置文件都保存在那两个GitHub仓库的manifest.yaml文件中。也可以使用kompose这个工具,可以将docker-compose的YAML文件转换成kubernetes规格的YAML文件。

分别在两个GitHub目录下执行kubectl create -f manifest.yaml即可启动服务。也可以直接在k8s-app-monitor-agent代码库的k8s目录下执行kubectl apply -f kompose

在以上YAML文件中有包含了Ingress配置,是为了将k8s-app-monitor-agent服务暴露给集群外部访问。

方式一

服务启动后需要更新ingress配置,在ingress.yaml文件中增加以下几行:

  - host: k8s-app-monitor-agent.jimmysong.io
    http:
      paths:
      - path: /k8s-app-monitor-agent
        backend:
          serviceName: k8s-app-monitor-agent
          servicePort: 8888

保存后,然后执行kubectl replace -f ingress.yaml即可刷新ingress。

修改本机的/etc/hosts文件,在其中加入以下一行:

172.20.0.119 k8s-app-monitor-agent.jimmysong.io

当然你也可以将该域名加入到内网的DNS中,为了简单起见我使用hosts。

方式二

或者不修改已有的Ingress,而是为该队外暴露的服务单独创建一个Ingress,如下:

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: k8s-app-monitor-agent-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "treafik"
spec:
  rules:
  - host: k8s-app-monitor-agent.jimmysong.io
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: k8s-app-monitor-agent
          servicePort: 8888

详见边缘节点配置

集成Istio service mesh

上一步中我们生成了kubernetes可读取的应用的YAML配置文件,我们可以将所有的YAML配置和并到同一个YAML文件中假如文件名为k8s-app-monitor-istio-all-in-one.yaml,如果要将其集成到Istio service mesh,只需要执行下面的命令。

kubectl apply -n default -f <(istioctl kube-inject -f k8s-app-monitor-istio-all-in-one.yaml)

这样就会在每个Pod中注入一个sidecar容器。

验证

如果您使用的是Traefik ingress来暴露的服务,那么在浏览器中访问http://k8s-app-monitor-agent.jimmysong.io/k8s-app-monitor-agent,可以看到如下的画面,每次刷新页面将看到新的柱状图。

图表
图片 - 图表

使用kubernetes-vagrant-centos-cluster来部署的kubernetes集群,该应用集成了Istio service mesh后可以通过http://172.17.8.101:32000/k8s-app-monitor-agent来访问。

在对k8s-app-monitor-agent服务进行了N此访问之后,再访问http://grafana.istio.jimmysong.io可以看到Service Mesh的监控信息。

Grafana页面
图片 - Grafana页面

访问http://servicegraph.istio.jimmysong.io/dotviz可以看到服务的依赖和QPS信息。

servicegraph页面
图片 - servicegraph页面

访问http://zipkin.istio.jimmysong.io可以选择查看k8s-app-monitor-agent应用的追踪信息。

Zipkin页面
图片 - Zipkin页面

至此从代码提交到上线到Kubernetes集群上并集成Istio service mesh的过程就全部完成了。