Telepresence：让微服务本地开发不再难

导读

云原生的概念越来越深入人心，作为典型技术之一的微服务架构，过去我们还说它是一把双刃剑，带来一定好处的同时，对服务团队的技术要求也提高了很多。但是，随着开源技术的不断发展，越来越多优秀的技术和工具涌现出来，让云原生落地不再困难。为此，博云研究院后续将不定期的总结整理云原生相关的开发、测试、运维等方面的最佳实践，借助博云和开源社区共同的力量，帮助客户更加标准化、简单化开启云原生之路。

背景

基于Spring Boot框架开发微服务，并部署在Kubernetes集群中，是现在很多企业的实施微服务的技术选型。微服务架构下，开发人员主要关注于所在服务团队维护的微服务，通常情况下这些微服务依赖于其它团队开发的微服务，同时也被另外一组微服务所依赖。

在微服务开发过程中，一种传统的做法是通过单元测试对代码进行验证，尽可能早的发现问题，待相关服务开发基本完成以后，统一部署到Kubernetes集群中进行联调。这种方式下，一方面是开发人员花大量的时间设计测试用例，编写测试代码，还要为每个依赖的服务打桩；另一方面，由于集成的时间点比较晚，大量接口不一致导致的问题可能会在集成测试的过程中集中爆发，造成人力物力的浪费。

如果将服务尽早的部署到Kubernetes测试环境中进行联调测试，可以提前发现问题。由于部署的过程在开发过程中需要反复执行，所以很多企业搭建了CICD工具，比较常见的流程是：提交代码 -> Jenkins 拉取源码 -> Maven编译 -> Docker镜像构建 -> 部署 -> 测试。虽然该过程可以自动完成，但是每次调试均需要经历该步骤，耗时比较长，效率很低。同时，Kubernetes集群内部的微服务的特点是，各微服务之间在集群内可以互相访问，集群外部没有很好的方法来获取集群内部的功能，比如读写数据库中的数据等，所以观察服务的运行结果也是比较困难的事情，无法提供像单体应用一样本地单步调试的体验。

Telepresence是一款为Kubernetes微服务框架提供快速本地化开发功能的开源软件。Telepresence在Kubernetes集群中运行的Pod中部署双向网络代理，该Pod将Kubernetes环境（如TCP连接，环境变量，卷）中的数据代理到本地进程。本地进程透明地覆盖其网络，以便DNS调用和TCP连接通过代理路由到远程Kubernetes集群，能够获取远端K8S集群的各项资源。该工具可以实现：

• 本地服务可以完全访问远程群集中的其他服务；
• 本地服务可以完全访问Kubernetes的环境变量，Secrets和ConfigMap；
• K8S中运行的远程服务也可以完全访问本地服务。

实践

1.安装kubectl命令行工具，并配置本地可以访问Kubernetes集群。

2.安装Telepresence工具

在OS X中可使用如下命令安装Telepresence工具。

# brew cask install osxfuse

brew install datawire/blackbird/telepresence}}}

3.部署Demo微服务

在集成测试环境的Kubernetes集群中部署微服务。

{{{# kubectl get all

NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE

demo-backend-7bb6cf9994-9qnxp    1/1     Running   0          118s

demo-frontend-84b7f5c75f-8r69n   1/1     Running   0          40h

NAME                    TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE

service/demo-backend    ClusterIP   10.233.55.68    <none>        8080/TCP         40h

service/demo-frontend   NodePort    10.233.17.241   <none>        8081:30001/TCP   40h

NAME                            DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE

deployment.apps/demo-backend    1         1         1            1           40h

deployment.apps/demo-frontend   1         1         1            1           40h

NAME                                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE

replicaset.apps/demo-backend-7bb6cf9994    1         1         1       40h

replicaset.apps/demo-frontend-84b7f5c75f   1         1         1       40h

通过Kubernetes暴露的NodePort访问应用访问该应用，验证服务没有问题。

curl http://10.20.1.71:30001/

Message from backend is: Hello from demo-backend-7bb6cf9994-9qnxp 

4.通过Telepresence工具启动本地服务

# cd spring-cloud-kubernetes/demo-backend/

telepresence /

--mount /tmp/known /

--swap-deployment demo-backend /

--docker-run /

--rm /

-v $(pwd):/build /

-v $HOME/.m2/repository:/m2 /

-v=/tmp/known/var/run/secrets:/var/run/secrets /

-p 8080:8080 /

-p 5005:5005 /

maven:3.6-jdk-8-alpine /

mvn /

Dspring-boot.run.jvmArguments="-Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005" /

-Dmaven.repo.local=/m2 /

-f /build /

spring-boot:run

参数详细解析如下。

telepresence：启动telepresence的命令；

--mount /tmp/known：告诉Telepresence将TELEPRESENCE_ROOT挂载到本地的/tmp/known目录；

--swap-deployment foo：假设我们已在集群中运行名为foo的Deployment，下一步将使用本地运行的进程进行替换；

--docker-run：告诉Telepresence接下来以Docker容器方式运行；

--rm：告诉Docker终止时丢弃之前创建的容器，不会对本地造成混乱；

-v$(pwd):/build：将当前目录（pwd命令的结果）挂载到Docker容器内的文件夹/build中，这也是本地源代码的位置；

-v $HOME/.m2/repository:/m2：安装Maven缓存文件夹，这样我们就不必每次运行容器时都下载Maven组件；

-v=/tmp/known/var/run/secrets:/var/run/secrets：将上述的本地/tmp/known目录下的secrets目录挂载到本地容器的/var/run/secrets路径下，类似Fabric8 Kubernetes Client的工具可以通过该目录读取Secretes信息，就像容器是运行在Kubernetes内部一样；

-p 8080:8080 -p 5005:5005：将本地容器的服务端口暴露出来，可以在需要直接向服务发出请求时访问该端口；

maven:3.6-jdk-8-alpine：这是我们将用于构建和运行我们的服务的镜像，它包含了Maven和Java 8等工具；

mvn ... spring-boot:run：要在Docker容器中运行的命令。这里它使用Spring Boot Maven插件，但您可以使用构建工具所需的任何命令。它告诉maven指向已安装的存储库缓存以及源代码所在的位置

-Dspring-boot.run.jvmArguments="-Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005"：表示为服务打开5005远程调试端口。在Telepresence的文档中是通过MAVEN_OPTS参数传递Debug配置，该配置实际上是对Maven进程开启Debug模式，并不是demo-backend应用，无法提供远程单步调试的能力。

-Dmaven.repo.local=/m2：表示本地Maven仓库的位置；

-f /build：Maven构建时的主目录，也即源代码的根目录；

spring-boot:run：spring-boot-maven-plugin插件发布的Goal，用于启动Spring Boot应用。

查看Kubernetes集群中的Pod信息。可以看到，之前的Pod demo-backend-7bb6cf9994-9qnxp已经被新的容器替换，使用的是Telepresence提供的镜像。

# kubectl get pod

NAME                                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE

demo-backend-c9df931b5c83411aad5a329ec9ecbcbb-5b4fdd7b-wzz9r     1/1     Running   0          11s

demo-frontend-84b7f5c75f-8r69n                                   1/1     Running   0          40h

查看本地Docker运行情况。

# docker ps

CONTAINER ID        IMAGE                              COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                                                                        NAMES

c7c10281a32c        maven:3.6-jdk-8-alpine             "/usr/local/bin/mvn-…"   35 seconds ago      Up 33 seconds                                                                                    telepresence-1555471863-056155-58429

fd94d372f832        datawire/telepresence-local:0.98   "/sbin/tini -v -- py…"   44 seconds ago      Up 43 seconds       0.0.0.0:5005->5005/tcp, 0.0.0.0:8080->8080/tcp, 127.0.0.1:64163->38022/tcp   telepresence-1555471853-8663979-58429

确认本地开放了8080和5005端口。

# netstat -na | grep -E "5005|8080"

tcp6       0      0  ::1.5005               *.*                    LISTEN

tcp4       0      0  *.5005                 *.*                    LISTEN

tcp6       0      0  ::1.8080               *.*                    LISTEN

tcp4       0      0  *.8080                 *.*                    LISTEN

直接通过8080端口访问本地的demo-backend服务。

# curl localhost:8080

Hello from demo-backend-c9df931b5c83411aad5a329ec9ecbcbb-5b4fdd7b-wzz9r

通过Kubernetes暴露的NodePort访问应用，可以看到此时到demo-backend的请求已经被转发到本地运行的docker中。

# curl http://10.20.1.71:30001

Message from backend is: Hello from demo-backend-80d454f85d8b43118f5740d9f25260ba-854fcd9fbd-lzkb7

5.通过IDE进行代码开发和单步调试

• 启动IDEA，在上述源代码路径上打开工程。

• 配置远程调试，连接本地5005端口。

• 设置断点，并访问应用，在IDEA中可以进行单步调试。

• 修改代码并保存，然后点击Build -> Build Project。

在demo-backend项目的pom文件中，配置了devtools的依赖。

<dependencies>

<dependency>

    <groupId>org.springframework.boot</groupId>

    <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>

    <optional>true</optional>

</dependency>

</dependencies>

而当IntelliJ IDEA重新构建时，会更新该目录下的文件demo-backend/target/classes。通过mvn spring-boot:run方式启动应用时，Devtools监听的classpath，也即上述目录，当目录内的文件发生变化后，会启动restart，执行新的代码。

.   ____          _            __ _ _

/// / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ / / / /

( ( )/___ | '_ | '_| | '_ // _` | / / / /

///  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )

'  |____| .__|_| |_|_| |_/__, | / / / /

=========|_|==============|___/=/_/_/_/

:: Spring Boot ::        (v2.1.3.RELEASE)



11:17:44.328 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - Starting KubernetesBackendApplication on Waret with PID 58351 (/Users/Waret87/WorkSpace/telepresence/spring-cloud-kubernetes/demo-backend/target/classes started by Waret87 in /Users/Waret87/WorkSpace/telepresence/spring-cloud-kubernetes/demo-backend)

11:17:44.331 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - No active profile set, falling back to default profiles: default

...

11:17:45.931 [restartedMain] INFO  o.s.b.w.e.tomcat.TomcatWebServer - Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''

11:17:45.934 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - Started KubernetesBackendApplication in 1.873 seconds (JVM running for 2.282)

11:20:35.483 [Thread-6] INFO  o.s.s.c.ThreadPoolTaskExecutor - Shutting down ExecutorService 'applicationTaskExecutor'



.   ____          _            __ _ _

/// / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ / / / /

( ( )/___ | '_ | '_| | '_ // _` | / / / /

///  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )

'  |____| .__|_| |_|_| |_/__, | / / / /

=========|_|==============|___/=/_/_/_/

:: Spring Boot ::        (v2.1.3.RELEASE)



11:20:36.838 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - Starting KubernetesBackendApplication on Waret with PID 58351 (/Users/Waret87/WorkSpace/telepresence/spring-cloud-kubernetes/demo-backend/target/classes started by Waret87 in /Users/Waret87/WorkSpace/telepresence/spring-cloud-kubernetes/demo-backend)

11:20:36.838 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - No active profile set, falling back to default profiles: default

...

11:20:37.272 [restartedMain] INFO  o.s.b.w.e.tomcat.TomcatWebServer - Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''

11:20:37.272 [restartedMain] INFO  c.b.s.c.k.b.KubernetesBackendApplication - Started KubernetesBackendApplication in 0.467 seconds (JVM running for 173.62)

再次访问服务，可以看到新的代码已经生效。

# curl http://10.20.1.71:30001

Message from backend is: Hello World from demo-backend-c9df931b5c83411aad5a329ec9ecbcbb-5b4fdd7b-wzz9r

总结

通过上面的实践我们可以看到，Telepresence项目很好的解决了开发测试和部署上线之间的衔接问题，是对Kubernetes生态环境很好的补充。该项目已捐献给CNCF基金会，社区的文档也是比较完善的，更详细的原理和用法可参考文档。

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