五分钟！获得轻量级的云原生应用控制平面

2023-03-30
浙江
本文字数：7200 字
阅读完需：约 24 分钟

作者：乔中沛

云原生的不断成熟让大量基础设施层的能力可以被业务应用直接使用，然而广大的开发者们却苦于很高的上手门槛和学习成本，一直没有机会深入了解云原生生态的工具体系。今天我们将为你介绍一个好用的工具，它能够在离线环境帮你快速安装 Kubernetes 集群，低门槛的上手业务应用部署，还能具备多集群、云资源等一系列高阶能力，而你只需要准备一个能够运行 Docker 的系统环境。

这个工具就是 **VelaD [ 1] **，它可以帮助开发者从零开始，在三分钟内快速搭建基于 K3s 和 KubeVela 的云原生应用控制平面。

准备工作

如果你使用的是 Mac 或者 Windows，需要准备 Docker 环境，推荐使用 **Docker Desktop [ 2] **。
如果你使用的是 Linux，则无需准备工作。

安装 VelaD

Mac/Linux

curl -fsSl https://static.kubevela.net/script/install-velad.sh | bash

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Windows

使用 Powershell 运行

powershell -Command "iwr -useb https://static.kubevela.net/script/install-velad.ps1 | iex"

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安装中需要你输入当前用户的密码来安装到 PATH 中，用以下命令确认你已经安装成功：

velad version

复制代码

Core Version: v1.7.5VelaD Version: v1.7.5

复制代码

一键安装 Kubernetes 和 KubeVela 控制平面

最简单的情况下，使用 VelaD 创建多集群控制平面，只需要一条命令：

velad install

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整个安装过程是离线完成的，只需要 1 分钟左右便可安装完成，除了 Kubernetes 以外，还会安装 KubeVela 这个现代化的云原生应用交付和管理平台，帮你轻松上手云原生应用的部署。不仅如此，你还可以通过添加更多节点和数据库来保证集群数据的更高可用性（见“添加集群”小节）。另外，以上命令所创建的控制平面并不会自动将集群暴露给公网。如果你需要通过公网访问你在远程服务器上创建的控制平面，参见**远程访问文档 [ 3] **。

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该命令的背后是基于 K3s/K3d 技术为你在机器上创建一个单节点的 Kubernetes 集群，并在其中安装 KubeVela，及其命令行工具 vela。基于这个环境，你可以立刻开始交付你的业务应用。

开箱即用的应用交付功能

开启 VelaUX

随着 velad install 的执行，广受欢迎的控制台插件 VelaUX 也一并在你的机器上就绪了。注意 velad install 执行结束后的提示：

💡 To enable dashboard, run `vela addon enable /Users/qiaozp/.vela/addons/velaux`🔑 To access the cluster, set KUBECONFIG:    export KUBECONFIG=$(velad kubeconfig --name default --host)

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复制安装成功后的提示命令，执行，启用 VelaUX 插件，命令中的路径在你的环境有所不同

Linux/Mac

export KUBECONFIG=$(velad kubeconfig --name default --host)vela addon enable $HOME/.vela/addons/velaux

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Windows

$env:PATH += ";$HOME.vela\bin;"$env:KUBECONFIG = $(velad kubeconfig --host)vela addon enable $HOME.vela\addons\velaux

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VelaUX 是一个控制平面上运行的应用，你可以通过浏览器来访问，将 VelaUX 的端口转发到本机来访问：

vela port-forward addon-velaux -n vela-system 8080:80

复制代码

使用上下方向键选择 >local | velaux | velaux。接下来你就能在浏览器中访问：http://127.0.0.1:8080/

初始管理员用户名和密码分别为 admin 和 VelaUX12345，登陆后你需要设置邮箱和密码。

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部署应用

下面将带你体验使用 VelaUX 三步部署一个 Wordpress 应用。Wordpress 是一个著名的博客软件，可以通过 Helm Chart 部署。

第一步： 在插件列表中启用 fluxcd 插件。fluxcd 插件为 KubeVela 提供了交付 Helm Chart 的能力。等待 fluxcd 插件就绪，状态转为 running。

Tips: KubeVela 的微内核设计，可以通过插件系统不断扩充系统能力，你可以借此持续采纳云原生领域中最新的实践。目前 KubeVela 官方插件目录中含有 40+ 正式插件，30+ 实验插件，涉及工作负载、云资源、可观测性、滚动发布等多个领域，并且还在不断扩充中。

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第二步： 创建应用，填入名称 wordpress，选择主组件类型为 helm，并绑定 default 环境。

Tips: 环境是 VelaUX 的重要概念，可以帮助用户区分例如开发、测试、生产等环境。

image.png

点击下一步，填写如下参数：

仓库地址：https://charts.bitnami.com/bitnami

Chart: wordpress

开启高级参数，给 Values 添加四个值：

service.type：ClusterIP

wordpressUsername：admin

wordpressPassword：wordpress_password

mariadb.db.password：mariadb_password

*Tips: 参数的来源是 **wordpress/README.md [ 4] *，你还可以选择其它你需要的参数。以上参数保证我们可以完成交付。

第三步： 点击“部署”，你可以看到正在执行的工作流，我们的应用没有额外配置工作流，所以 VelaUX 会生成一个默认工作流。点击左侧状态栏，可以追踪整个应用的拓扑结构。等待直至工作流完成。以及资源拓扑图中所有资源都达到健康状态。

*Tips: 除了通过应用的拓扑结构观察全部底层资源的状态，你还可以在其它 Tab 中查看容器状态、事件、日志、资源指标等信息，如果开启了 cloudshell 插件，用户还能进入 pod shell 执行命令。整个过程受到 VelaUX 多租户权限体系的严格管控。你可以通过 **KubeVela 文档 [ 5] *进一步了解权限管理、单点登录等问题。
Tips: 应用的工作流是 KubeVela 中对应用发布过程的一部分。提供了面向过程的灵活性，可以实现条件判断、暂停、状态等待、数据流传递、多环境灰度等复杂操作。

image.png

访问应用

接下来，你就可以访问刚刚部署的应用了！运行如下命令，将 Wordpress 的端口转发到本地。使用上下键和回车选择 local | wordpress | wordpress:80

vela port-forward wordpress 8081:80

复制代码

使用浏览器访问：http://127.0.0.1:8081/login，使用刚刚填写的用户名和密码：admin/wordpress_password 登录为管理员。

image.png

我们一直在使用端口转发来访问应用，但是在实际情况中，你可能更多采用其它更高效和安全的方式来暴露服务，但是在测试环境中，端口转发已经足够好用。我们在高级功能中将展示如何在跨环境差异化部署，并且不同环境甚至可以在不同集群中！因为多集群应用的部署在 KubeVela 中是一等公民。

回收应用

在 wordpress 应用的 Default 环境里，选择左侧状态栏，可以回收应用，这一操作会回收下发的应用以及其下的工作负载。

添加插件，扩展你的应用控制平面

通过上文我们知道 KubeVela 通过插件来提供许多功能。VelaUX、fluxcd 、dex 都是 KubeVela 优秀的插件体系的一部分。插件帮助我们把“以应用为中心”的理念发扬光大，想要增强控制平面的应用交付、管理能力，只需要启用不同的插件即可。

需要快速迭代并控制发布的风险？kruise-rollout 插件提供应用灰度发布能力，支持原生 Deployment/Helm Chart，详见**文档 [ 6] **。
需要提高团队生产力和协作效率？backstage 插件帮助将应用信息关联至开发者门户，详见 **demo [ 7] **。
需要更高资源弹性以及可用性？terraform 插件赋予平台交付云资源的能力，借助你需要的云资源完成应用构建。详见**文档 [ 8] **。
需要掌握应用运行状态？一组可观测插件集成了包括 Prometheus、Loki、Grafana 在内的可观测项目，提供全栈的声明式可观测能力，帮助业务开发者灵活定制，轻松洞察各类复杂的云原生工作负载。

KubeVela 插件仓库还包含了在工作流、网关、大数据、安全、混部等领域的插件，更多来自社区的最佳实践正在以插件形式沉淀下来。

高级功能

添加节点 - 扩容集群

本功能要求 VelaD 控制平面安装在 Linux 中

想要使用 VelaD 作为轻量级控制平面，单节点在加入更多插件时，或者在控制面部署过多应用时，可能达到计算资源上限，这时你可以向原本的控制平面添加 worker 节点来扩容集群。

1.在你已经运行过 velad install 的第一个节点上，运行 velad token 获得该集群的注册 Token。

velad token

复制代码

2.在第二个节点上，通过如下命令向控制平面加入新的 worker 节点，从而组建多节点的控制平面。

velad join --master-ip <master-ip> --token <token> --worker-name <worker-name>

复制代码

其中↓

：是 VelaD 控制平面第一个节点的 IP 地址，只要 worker 节点可以访问该 IP 地址即可，例如二者在同一个内网环境内。需要 worker 通过公网访问第一个节点时，请参见**远程访问文档 [ 9] **来创建第一个节点。（必填参数）

是在第一步中命令打印的结果：VelaD 控制平面的 Token。（必填参数）

是新工作节点的名称。（可选参数）

3.确认节点已经加入，在任意一个节点上运行，得到两个条目即为加入成功。

kubectl get node

复制代码

4.当你需要卸载节点时，只需在被卸载的节点上运行 velad uninstall 即可。

添加集群 - 跨多集群环境部署应用

上文提到 VelaD 可以作为多集群的控制平面，但到目前为止你可能会问，没有多集群的事啊？下面就会介绍如何使用 KubeVela 跨集群环境部署应用。我们将继续采用 VelaUX 作为演示平台。这次我们的目标是将 wordpress 跨集群、跨环境部署，并且在生产环境中做一些自定义，具体来说：

在本地集群发布测试版本，人工确认无误后，将应用发布到生产集群。
在生产集群中将 wordpress 容器副本数提高到 2 个以提高可用性。

准备集群

我们需要一个子集群（相对于 KubeVela 所在的管控集群）作为生产集群，如果你没有其它可用集群，可以通过 VelaD 可以在单台 MacOS 或者 Windows 机器上轻松创建另一个集群，运行如下命令

Linux 平台怎么办？

VelaD 不支持在单台 Linux 机器中创建多个集群。如果你正在使用 Linux 并尝试 VelaD 作为多集群控制平面，可以在其它 Linux 机器中创建集群并继续。将集群暴露给其它机器的方式见远程访问文档。

velad install --name cluster-worker --cluster-only

复制代码

相比于之前的安装命令，该命令添加了名字参数（默认为 default）。因为该集群将作为子集群，我们用 --cluster-onlyflag 跳过安装 KubeVela。使用如下命令来检查两个集群的状态：

velad status

复制代码

期望输出

Checking cluster status...K3d images status: ✔ image rancher/k3s:v1.24.8-k3s1 ready ✔ image ghcr.io/k3d-io/k3d-tools:latest ready ✔ image ghcr.io/k3d-io/k3d-proxy:5.4.6 readyCluster(K3d) status: ✔ cluster [cluster-worker] ready  ➤ kubevela status: not installed ✔ cluster [default] ready  ✔ kubevela status: deployedChecking KubeVela status...Vela status: ✔ Vela CLI installed ✔ Vela CLI path: /usr/local/bin/vela ✔ VelaUX addon dir ready ✔ VelaUX addon dir path: /Users/qiaozp/.vela/addons/velaux

复制代码

Tips：VelaD 创建的第二个集群是为了模拟实际上的生产集群，它实际上还是运行在本地的 Docker 环境的容器。

将集群加入控制平面的管控

使用已经配套安装好的 vela 命令行工具，将子集群加入到控制平面的管控中来。

Linux/Mac

WORKER_KUBECONFIG=$(velad kubeconfig --name cluster-worker --internal)vela cluster join $WORKER_KUBECONFIG --name=cluster-worker

复制代码

Windows

$WORKER_KUBECONFIG = $(velad kubeconfig --name cluster-worker --internal)vela cluster join $WORKER_KUBECONFIG --name=cluster-worker

复制代码

期望输出

image.png

子集群加入之后，你可以使用 vela cluster list 来查看被管控的所有集群。在 VelaUX 中也能查看到刚刚加入的集群。其中 local 集群是 KubeVela 所在的控制平面集群的默认名称，也就是你第一个创建的集群。

vela cluster list

复制代码

期望输出

image.png

升级插件

新集群加入后，我们需要回到插件页升级 fluxcd 插件，使其在新集群生效。

image.png

新增环境和交付目标

在左侧环境列表中新增 prod 环境，先后创建并添加两个交付目标

local 集群，wordpress-test 命名空间
cluster-worker 集群，wordpress-prod 命名空间

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发布应用

在 wordpress 应用配置中

绑定 prod 环境

image.png

新增一个策略使其在生产环境的副本数为 2。这里要添加的策略是配置覆盖。首先选择应用到的工作流和步骤，在组件中选择

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选择 Add a component patch 来添加一个 Patch，选择 wordpress 组件。由于 Properties 的 patch 非常自由，VelaUX 提供了黑屏编写 YAML 的方式开放该接口。选择 Assign the default properties 并点击右上角绿框中的“切换黑屏”图标。在如图的 value 字段中，添加 replicaCount: 2 一行并最终创建策略。

image.png

点击上方的 prod 环境，VelaUX 以可视化的方式编辑应用的工作流。选择工作流画板，在两个步骤之间添加 suspend 步骤并保存。这允许我们在工作流中暂停并检查测试环境的应用状态，并人工确认继续工作流完成发布到生产环境。

image.png

点击部署并选择 prod 环境的工作流、部署。

image.png

由于我们添加的 suspend 步骤，在 local/wordpress-test 部署成功后，我们将看到状态 SUSPENDING 旁边提示我们是否继续工作流，假设此时我们通过访问测试环境

确认应用工作正常，就可以批准继续执行。
或者发现测试环境的应用工作异常，选择停止发布工作流进行排查。

这里我们继续执行工作流。

image.png

工作流成功执行后，通过状态栏可以查看到：我们作为生产环境的 cluster-worker 集群中 wordpress-prod 有两个正在运行的 Pod 副本。验证了我们对于应用策略的设置。

image.png

当然 KubeVela 有更多对多集群管控的能力，你可以在 KubeVela 文档 [ 10] 中找到更多用法。

高可用的控制平面

具有单个 master 节点的控制平面满足了一些使用需求，但是对于控制平面稳定性要求更高的用户，VelaD 还能帮助搭建一个具备更高可用性的多集群控制平面。它由以下部分组成

两个及以上的 server 节点
一个外部数据库
一个负载均衡器

image.png

Note：这些组件的要求：server 和负载均衡节点要求是 Linux 系统，外部数据库可以采用云服务或者自建数据库。

VelaD 尽量将全部的搭建过程变得简单且顺手，为了搭建具备高可用性的控制平面，你仅需运行几条命令：

在第一个 server 节点上运行

velad install --bind-ip=<LB_IP> --database-endpoint=<DB_ENNDPOINT> --token=<TOKEN> --node-ip=<IP>

复制代码

其中是负载均衡节点的 IP 地址。是外部数据库的连接串，其格式可见**数据库格式文档 [ 11] **。

在其他 server 节点运行几乎相同的命令，额外加上 --cluster-only 参数，这意味着仅将节点作为 master 加入集群，跳过安装 KubeVela，因为在第一个 server 节点运行命令时，已经安装了 KubeVela。

velad install --bind-ip=<LB_IP> --database-endpoint=<DB_ENNDPOINT>\              --token=<TOKEN> \              --cluster-only              --node-ip=<IP>

复制代码

通过在任意一个节点上运行配置负载均衡的向导，获得负载均衡的配置命令。

velad load-balancer wizard

复制代码

To setup load-balancer, run the following command on node acts as load-balancer:   velad load-balancer install --http-port 32196 --https-port 30297 --host=<IP1>,<IP2>

复制代码

在负载均衡节点上，将上述向导输出的第二行复制过来并运行。

velad load-balancer install --http-port 32355 --https-port 30421 --host=172.19.0.5

复制代码

Tips：其中 IP1 等为 server 节点的 IP 地址，load-balancer install 命令背后帮助用户设置了一个转发到 Server 的 Nginx 服务。

在任何一个 server 节点打印 kubeconfig 的位置，并将该文件复制到任何可以访问到负载均衡节点的位置（例如你的笔记本上）。其中 --external 表示该 kubeconfig 是从外部访问集群所需要的。

velad kubeconfig --external

复制代码

Boom！你可以通过这个 kubeconfig 访问和管理这个控制平面了！任何一个 server 节点故障都不会影响控制平面的可用性。

结语

以上就是本次的全部内容，感谢你的阅读和尝试。云原生的逐渐成熟涌现出了大量开箱即用的生态功能，但是广大开发者群体往往被云原生复杂的生态图景劝退，今天我们介绍了 VelaD 项目，期望以最简单、最快的方式帮助你上手云原生并立刻开始交付应用。随着你的需要，VelaD 能不断提高控制平面的容量和可用性。你还能通过向控制面注册子集群的方式，将应用部署到更多你需要的位置。

其背后的 KubeVela 项目在开箱即用的应用交付功能的基础上，不断以插件形式将云原生领域的最佳实践带给你，让你以更快更简单的方式增强自己的应用交付过程。官方插件仓库已经拥有了囊括变体工作负载、云资源、可观测性、滚动发布等多个领域的 70+ 插件。目前 KubeVela 的插件生态还在快速成长中，欢迎你来社区提出需求或做出贡献。

近期 KubeVela 即将发布 v1.8 版本，带来集群资源一键纳管功能，帮助你无痛迁移遗留系统。还有对大规模应用场景的压测报告、性能优化以及控制器分片方案，帮助你轻松面对业务规模增长的挑战。