Левент Огут
Kubernetes ставит перед разработчиками определенные задачи. Им нужно изучить некоторые новые концепции, как они связаны друг с другом, и, самое главное, как разрабатывать приложения с использованием кластера Kubernetes. Но чем больше времени они тратят на изучение этих тем, тем меньше времени у них остается на создание приложений. DevSpace – это швейцарский армейский нож для разработчиков, который устраняет этот пробел исключительно хорошо. Инструкции DevSpace распространяются в виде простого YAML-файла в репозитории для всей команды.
DevSpace призван облегчить жизнь разработчикам, предоставляя широкий спектр инструментов. Различные функции DevSpace позволяют разработчику не беспокоиться о среде Kubernetes. Вместо этого он позволяет разработчику вести разработку так, как он делал бы это на своей локальной машине.
Некоторые возможности DevSpace, включая, но не ограничиваясь ими:
- Развертывание с помощью Helm, kubectl
- Модификация Dockerfile в памяти во время выполнения
- Инструменты разработки, такие как синхронизация файлов, агрегация журналов.
- Пользовательские хуки – это действия, которые выполняются на основе событий.
- Пользовательские команды, с помощью которых можно собрать сложные или длинные команды в одну подкоманду.
- Пользовательские профили могут использоваться для изменения чего-либо в
devspace.yamlи Dockerfile с помощью операций add, patch, remove и merge. Профили дают возможность использовать различные конфигурации для определенных типов развертывания, например, staging, production, testing.
- Требования
- Разработка в DevSpace
- Добавление кэша (Memcached)
- Добавление значений окружения в развертывание
- Настройки кэширования Flask
- Проверка статистики кэша
- Создайте новую конечную точку
- Развертывание в производство
- Устранение неполадок с Devspace
- Журналы
- Вход в контейнеры
- Выполнение команд внутри контейнера
- Очистка
- Заключение
- Дальнейшее чтение
Требования
Помимо доступа к кластеру Kubernetes – удаленному или локальному – нам необходимо установить три инструмента CLI, если они еще не установлены.
- Kubectl.
- Helm.
- DevSpace.
Для продолжения работы вам также понадобится Python-проект на основе Flask; если у вас нет проекта, вы можете использовать представленный здесь код или обратиться к документации Flask о том, как его создать.
Разработка в DevSpace
Все действия DevSpace зависят от его конфигурационного файла devspace.yaml. Поскольку у нас нет такого файла, давайте попросим помощи у DevSpace. Запуск devspace init проанализирует текущую папку, задаст несколько вопросов и создаст минимальный файл devspace.yaml. Этот конфигурационный файл будет описывать все наши развертывания, зависимости, хуки, специальные команды и так далее.
$ devspace init
____ ____
| _ _____ __/ ___| _ __ __ _ ___ ___
| | | |/ _ / /___ | '_ / _` |/ __/ _
| |_| | __/ V / ___) | |_) | (_| | (_| __/
|____/ ___| _/ |____/| .__/ __,_|______|
|_|
? How do you want to deploy this project? helm: Use Component Helm Chart [QUICKSTART] (https://devspace.sh/component-chart/docs)
? How should DevSpace build the container image for this project? Create a new Dockerfile for this project
? Select the programming language of this project python
[info] DevSpace does *not* require pushing your images to a registry but let's assume you wanted to do that (optional)
? Which registry would you want to use to push images to? (optional, choose any) Use hub.docker.com => you are logged in as leventogut
[done] √ Great! You are authenticated with hub.docker.com
[info] Configuration saved in devspace.yaml - you can make adjustments as needed
[done] √ Project successfully initialized
You can now run:
- `devspace use namespace` to pick which Kubernetes namespace to work in
- `devspace dev` to start developing your project in Kubernetes
- `devspace deploy -p production` to deploy your project to Kubernetes
- `devspace -h` to get a list of available commands
Убедитесь, что выбран правильный контекст Kubernetes.
$ kubectl config use-context docker-desktop
Switched to context "docker-desktop".
Также убедитесь, что выбрано правильное пространство имен.
$ devspace use namespace default
Мы будем использовать следующий код для нашего приложения.
#!/usr/bin/env python
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route("/")
def hello_world():
return "<p>Hello, World!</p>"
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True, use_debugger=True, use_reloader=False)
Сохраните этот код в файл app.py в корневом каталоге проекта или используйте свой собственный проект Flask, если он у вас есть.
На этом этапе я советую вам посмотреть на devspace.yaml, чтобы получить представление о сгенерированной конфигурации.
Поскольку Flash по умолчанию использует порт 5000, нам нужно исправить это в нашем devspace.yaml в разделе dev.ports.
Теперь давайте запустим devspace dev.
$ devspace dev
[warn] Deploying into the 'default' namespace is usually not a good idea as this namespace cannot be deleted
[info] Using namespace 'default'
[info] Using kube context 'docker-desktop'
[info] Execute 'helm upgrade devspace-flask /Users/logut/.devspace/component-chart/component-chart-0.8.1.tgz --namespace default --values /var/folders/3h/tq577p717mdccgjpcgtcvqv80000gn/T/089143002 --install --kube-context docker-desktop'
[info] Execute 'helm list --namespace default --output json --kube-context docker-desktop'
[done] √ Deployed helm chart (Release revision: 2)
[done] √ Successfully deployed devspace-flask with helm
#########################################################
[info] DevSpace UI available at: http://localhost:8090
#########################################################
[done] √ Port forwarding started on 5000:5000 (default/devspace-flask-5f785f7fdd-6rx5f-devspace)
[0:sync] Waiting for pods...
[0:sync] Starting sync...
[0:sync] Sync started on /Users/logut/dev/loft/devspace-flask <-> . (Pod: default/devspace-flask-5f785f7fdd-6rx5f-devspace)
[0:sync] Waiting for initial sync to complete
[info] Opening 'http://localhost:8080' as soon as application will be started (timeout: 4m0s)
[info] Opening shell to pod:container devspace-flask-5f785f7fdd-6rx5f-devspace:container-0
Installing Python Dependencies
Requirement already satisfied: click==8.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 1)) (8.0.1)
Requirement already satisfied: Flask==2.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 2)) (2.0.1)
Requirement already satisfied: itsdangerous==2.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 3)) (2.0.1)
Requirement already satisfied: Jinja2==3.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 4)) (3.0.1)
Requirement already satisfied: MarkupSafe==2.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 5)) (2.0.1)
Requirement already satisfied: Werkzeug==2.0.1 in /usr/local/lib/python3.9/site-packages (from -r requirements.txt (line 6)) (2.0.1)
WARNING: Running pip as root will break packages and permissions. You should install packages reliably by using venv: https://pip.pypa.io/warnings/venv
WARNING: You are using pip version 21.1.2; however, version 21.2.4 is available.
You should consider upgrading via the '/usr/local/bin/python -m pip install --upgrade pip' command.
____ ____
| _ _____ __/ ___| _ __ __ _ ___ ___
| | | |/ _ / /___ | '_ / _` |/ __/ _
| |_| | __/ V / ___) | |_) | (_| | (_| __/
|____/ ___| _/ |____/| .__/ __,_|______|
|_|
Welcome to your development container!
This is how you can work with it:
- Run `python main.py` to build the application
- Files will be synchronized between your local machine and this container
- Some ports will be forwarded, so you can access this container on your local machine via localhost:
Image ImageSelector LabelSelector Ports (Local:Remote)
imagerepo-repo1/app 5000:5000
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app#
Запустим наше приложение.
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app# python app.py
* Serving Flask app 'app' (lazy loading)
* Environment: production
WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
Use a production WSGI server instead.
* Debug mode: on
* Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
* Restarting with stat
* Debugger is active!
* Debugger PIN: 276-822-672
Мы выбрали опцию отладки, чтобы сервер разработки Flask перезагружался при изменении файлов кода.
Команда devspace dev выполнила несколько действий по настройке нашей среды разработки.
- Используя Helm, она развернула наше приложение на кластере Kubernetes с помощью диаграммы компонентов.
- Запустила перенаправление портов на порт 5000, чтобы мы могли получить доступ к приложению в том виде, в котором оно запущено локально.
- Настроил синхронизацию локальной папки в контейнер с помощью функции sync.
- Разобрали файл
requirement.txtи установили все зависимости. - Используя функцию
dev.replacedPods, заменил образ исходного контейнера на образ контейнера разработки. - Открыл оболочку в контейнере приложения. Обратите внимание, что это делается путем изменения инструкции
CMDв Dockerfile, поэтому вам нужно самостоятельно запустить приложение, как показано выше.
По умолчанию DevSpace использует dev.replacedPods для разработки. Возможность замены образа позволяет разработчику использовать другой образ с той же кодовой базой. Разработчик может создать образ с установленными инструментами отладки для использования в процессе разработки.
Теперь вы можете выйти из оболочки контейнера и завершить работу DevSpace. В следующем разделе будет добавлена функциональность кэширования, чтобы мы могли увидеть изменения, которые нужно сделать в нашем devspace.yaml.
Добавление кэша (Memcached)
Давайте добавим решение для кэширования в наше приложение Flask. Это позволит нам настроить devspace.yaml. Ниже приведен сниппет, который нам нужно добавить в раздел deployments в devspace.yaml. Этот сниппет определяет развертывание с помощью helm с репозиторием Bitnami и графикой Memcached. Мы также указываем версию графика.
- name: memcached
helm:
componentChart: false
chart:
name: memcached
version: 5.12.0
repo: https://charts.bitnami.com/bitnami
И измените раздел vars следующим образом:
vars:
- name: CACHE_MEMCACHED_SERVERS
Добавление значений окружения в развертывание
Чтобы добавить значения окружения в нашу капсулу развертывания приложения, нам нужно определить их в разделе deployments; вам нужно только добавить раздел env в существующий devspace.yaml.
- name: devspace-flask
# This deployment uses `helm` but you can also define `kubectl` deployments or kustomizations
helm:
# We are deploying the so-called Component Chart: https://devspace.sh/component-chart/docs
componentChart: true
# Under `values` we can define the values for this Helm chart used during `helm install/upgrade`
# You may also use `valuesFiles` to load values from files, e.g. valuesFiles: ["values.yaml"]
values:
containers:
- image: ${IMAGE} # Use the value of our `${IMAGE}` variable here (see vars above)
env:
- name: CACHE_MEMCACHED_SERVERS
value: $!{CACHE_MEMCACHED_SERVERS}
service:
ports:
- port: 5000
Поскольку вся наша конфигурация готова, теперь мы можем заполнить значения окружения для серверов кэша. Выполните следующую команду.
$ devspace list vars
DevSpace спросит вас, если не сможет найти значение для переменной окружения. Переменные в DevSpace могут быть получены из окружения, команд, ввода и жестко закодированных значений. Эти переменные могут быть использованы в любой части конфигурации.
? Please enter a value for CACHE_MEMCACHED_SERVERS memcached:11211
Variable Value
CACHE_MEMCACHED_SERVERS memcached:11211
IMAGE imagerepo-repo1/app
Далее нам нужно настроить наше приложение на использование кэширования.
Настройки кэширования Flask
Ниже приведены изменения, которые мы сделали, чтобы включить кэширование по пути /. Во-первых, мы импортируем модуль кэширования, также настраиваем этот модуль для кэш-серверов; как вы заметили, здесь мы используем переменную окружения, ту, которую мы указывали в предыдущих разделах; далее, настраиваем приложение для кэша; наконец, добавляем декоратор кэша в нашу функцию route.
diff --git a/app.py b/app.py
index d26f024..f840dc3 100755
--- a/app.py
+++ b/app.py
@@ -1,11 +1,16 @@
#!/usr/bin/env python
from flask import Flask
+from flask_caching import Cache
+import os
-app = Flask(__name__)
+cache = Cache(config={'CACHE_TYPE': 'MemcachedCache','CACHE_MEMCACHED_SERVERS': [os.environ['CACHE_MEMCACHED_SERVERS']]})
+app = Flask(__name__)
+cache.init_app(app)
@app.route("/")
+@cache.cached(timeout=50)
def hello_world():
return "<p>Hello, World!</p>"
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True, use_debugger=True, use_reloader=False)
Вот версия, удобная для копирования-вставки.
#!/usr/bin/env python
from flask import Flask
from flask_caching import Cache
import os
cache = Cache(config={'CACHE_TYPE': 'MemcachedCache','CACHE_MEMCACHED_SERVERS': [os.environ['CACHE_MEMCACHED_SERVERS']]})
app = Flask(__name__)
cache.init_app(app)
@app.route("/")
@cache.cached(timeout=50)
def hello_world():
return "<p>Hello, World!</p>"
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True, use_debugger=True, use_reloader=False)
Теперь снова запустите devspace dev, чтобы запустить нашу среду разработки.
Как только вы окажетесь в оболочке, выполните команду python app.py, чтобы запустить сервер разработки.
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app# python app.py
* Serving Flask app 'app' (lazy loading)
* Environment: production
WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
Use a production WSGI server instead.
* Debug mode: on
* Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
* Restarting with stat
* Debugger is active!
* Debugger PIN: 276-822-672
Теперь при посещении конечной точки / будут создаваться записи в кэше.
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app# curl http://127.0.01:5000
<p>Hello, World!</p>
Мы также можем видеть запросы в журналах.
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:10:13] "GET / HTTP/1.1" 200 -
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:10:15] "GET / HTTP/1.1" 200 -
Проверка статистики кэша
Чтобы убедиться, что наш кэш работает так, как ожидалось, давайте подключимся к нему по telnet из контейнера приложения и посмотрим статистику. Вы можете установить telnet с помощью команды apt install -y telnet.
root@devspace-flask-5f785f7fdd-6rx5f-devspace:/app# telnet memcached 11211
Trying 10.108.20.56...
Connected to memcached.default.svc.cluster.local.
Escape character is '^]'.
stats items
STAT items:2:number 1
STAT items:2:number_hot 0
STAT items:2:number_warm 0
STAT items:2:number_cold 1
STAT items:2:age_hot 0
STAT items:2:age_warm 0
STAT items:2:age 26
STAT items:2:mem_requested 101
STAT items:2:evicted 0
STAT items:2:evicted_nonzero 0
STAT items:2:evicted_time 0
STAT items:2:outofmemory 0
STAT items:2:tailrepairs 0
STAT items:2:reclaimed 1
STAT items:2:expired_unfetched 0
STAT items:2:evicted_unfetched 0
STAT items:2:evicted_active 0
STAT items:2:crawler_reclaimed 0
STAT items:2:crawler_items_checked 0
STAT items:2:lrutail_reflocked 0
STAT items:2:moves_to_cold 3
STAT items:2:moves_to_warm 2
STAT items:2:moves_within_lru 1
STAT items:2:direct_reclaims 0
STAT items:2:hits_to_hot 2
STAT items:2:hits_to_warm 1
STAT items:2:hits_to_cold 4
STAT items:2:hits_to_temp 0
END
Мы видим, что ответы уже кэшируются.
Мы развернули наше приложение в режиме разработки, мы добавили кэш в смесь, теперь давайте посмотрим на функцию синхронизации DevSpace. Это позволит нам продолжать разработку локально и видеть результаты в кластере Kubernetes.
Создайте новую конечную точку
Сначала отправьте пару запросов к конечной точке /ping, проверьте, что ответ 404; затем отредактируйте файл app.py и добавьте следующую функцию с декоратором route:
@app.route("/ping")
def ping():
return "pong"
С помощью этого небольшого кода мы создали конечную точку, которая возвращает pong ответы на все запросы. Теперь снова отправьте несколько запросов, и ответ будет 200 с содержимым pong.
Ниже приведен результат проделанных нами выше действий:
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app# python app.py
* Serving Flask app 'app' (lazy loading)
* Environment: production
WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
Use a production WSGI server instead.
* Debug mode: on
* Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
* Restarting with stat
* Debugger is active!
* Debugger PIN: 276-822-672
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:29:44] "GET /ping HTTP/1.1" 404 -
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:29:49] "GET /ping HTTP/1.1" 404 -
* Detected change in '/app/app.py', reloading
* Restarting with stat
* Debugger is active!
* Debugger PIN: 276-822-672
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:29:50] "GET /ping HTTP/1.1" 200 -
127.0.0.1 - - [21/Sep/2021 11:29:51] "GET /ping HTTP/1.1" 200 -
Как вы можете видеть, до добавления кода конечная точка выдавала ошибку 404 not found; сразу после добавления кода мы видим код возврата 200 и текстовый ответ pong. Важным аспектом этой установки является то, что мы используем debug=True. Это заставляет сервер следить за локальными файлами Python и перезагружать их при изменениях. Таким образом, DevSpace обнаруживает изменения на вашей локальной машине, синхронизирует изменения с контейнером, сервер отладки обнаруживает изменения и перезагружает код. Эта операция позволяет нам разрабатывать локально и сразу же развертывать на кластере Kubernetes.
Развертывание в производство
DevSpace – это не только инструмент для разработки. Его можно использовать для развертывания в staging, production и даже в конвейерах CI/CD. С помощью функции Profiles вы можете создавать различные настройки развертывания для вашего приложения и его зависимостей. Изменения включают изменения Dockerfile, изменения devspace.yaml и так далее. Вы можете найти профиль production в вашем начальном devspace.yaml Вы можете выбрать профиль или несколько профилей, которые вы хотите использовать, следующим образом:
$ devspace deploy -p production
Устранение неполадок с Devspace
Журналы
По умолчанию DevSpace перебрасывает вас в оболочку контейнера приложения, чтобы вы могли выполнить любую команду и устранить ошибки. Вы также можете изменить это поведение так, чтобы журналы всех или некоторых (фильтрующих) контейнеров передавались в потоковом режиме.
Пока что откройте другой терминал и выполните следующую команду, чтобы увидеть все журналы контейнера.
$ devspace logs
Если вы не укажете контейнер, DevSpace спросит вас, журналы какого контейнера вы хотите получить.
? Select a container memcached-6c775fbd9d-hwbhf:memcached
[info] Printing logs of pod:container memcached-6c775fbd9d-hwbhf:memcached
memcached 14:11:52.97
memcached 14:11:52.97 Welcome to the Bitnami memcached container
memcached 14:11:52.97 Subscribe to project updates by watching https://github.com/bitnami/bitnami-docker-memcached
memcached 14:11:52.98 Submit issues and feature requests at https://github.com/bitnami/bitnami-docker-memcached/issues
memcached 14:11:52.98
memcached 14:11:52.98 INFO ==> ** Starting Memcached setup **
memcached 14:11:52.99 INFO ==> Initializing Memcached
memcached 14:11:53.00 INFO ==> ** Memcached setup finished! **
memcached 14:11:53.00 INFO ==> ** Starting Memcached **
Вход в контейнеры
Вы можете использовать DevSpace для управления развернутой средой. Одним из аспектов является быстрый вход в контейнеры. Не указывая имя контейнера, вы можете выбрать его из списка.
$ devspace enter
? Which pod do you want to open the terminal for? [Use arrows to move, type to filter]
> devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:container-0
memcached-6c775fbd9d-hwbhf:memcached
Мы также можем указать имя контейнера напрямую с помощью флага -c. Как видите, это намного проще, чем получать случайное имя стручка и затем указывать имя контейнера; DevSpace делает это автоматически для развернутого ресурса.
$ devspace enter -c container-0
[info] Opening shell to pod:container devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:container-0
root@devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:/app#
Выполнение команд внутри контейнера
Используя ту же подкоманду enter, мы можем выполнять команды непосредственно внутри контейнера.
$ devspace enter -c container-0 -- cat requirements.txt
[info] Opening shell to pod:container devspace-flask-7c4bd546-nfmzf-devspace:container-0
click==8.0.1
Flask==2.0.1
Flask-Caching==1.10.1
itsdangerous==2.0.1
Jinja2==3.0.1
MarkupSafe==2.0.1
python-memcached==1.59
six==1.16.0
Werkzeug==2.0.1
$ devspace enter -c memcached -- ps aux
[info] Opening shell to pod:container memcached-6c775fbd9d-hwbhf:memcached
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
1001 1 0.0 0.0 409280 3684 ? Ssl Sep20 0:44 memcached -u me
1001 58 0.0 0.0 7644 2700 pts/0 Rs+ 12:40 0:00 ps aux
В DevSpace также есть функция Commands, где вы можете создавать пользовательские команды для запуска локально или в определенном контейнере; это особенно полезно для длительных и подверженных ошибкам команд, которые вы хотите запустить.
Очистка
DevSpace предоставляет подкоманду, которая легко удаляет все развертывания и ресурсы (кроме PV/PVC), чтобы вы могли легко удалить среду разработки.
$ devspace purge
Заключение
Мы рассмотрели и реализовали некоторые возможности DevSpace, которые помогут разработчикам. Бесшовное развертывание, простота разработки – это мощные возможности. Кроме того, возможность распространять эту конфигурацию среди команды очень проста.
Существует множество функций DevSpace, о которых мы не успели рассказать. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с документацией или свяжитесь с нами в Kubernetes Slack в канале #devspace.
Дальнейшее чтение
- Документация DevSpace
- Документация по Flask
- Python: Разработка Django на Kubernetes с помощью DevSpace