本文为 CODING Nocalhost 研发负责人王炜在腾讯云 CIF 工程效能峰会上所做的分享。文末可前往峰会官网，观看回放并下载 PPT 。
大家好，欢迎参加 CIF 大会，今天我跟大家分享的内容是：破解 Kubernetes 应用开发困局。首先做个简单的自我介绍，我是来自腾讯云 CODING DevOps 的王炜，目前是 Nocalhost 项目研发负责人，同时也是 CNCF 大使。话不多说，让我们进入正题。
这次分享主要分为五个方面：
首先是第一部分：K8s 环境下的开发困局。提到云原生开发，我们就不得不先从 Docker 开始说起。当我们的微服务越来越多，运行环境越来越复杂的时候，Docker 镜像为我们提供了很好的解决方案。但是当镜像和容器越来越多，服务的编排就成为了一个难题。这时候也出现了很多方案，例如 K8s 、Docker Swarm 等等。当然 K8s 已经几乎成为了事实标准，也成为了容器编排的首选方案，然而这个事实标准提供的能力却是面向运维的。例如，我们可以通过 Liveness 和 Readiness 定义服务的自动恢复机制，通过 Resource 定义资源用量等。这些定义其实对开发人员来说是增加了极大的额外负担，也造成了开发和调试两难的问题。
此外云原生的技术栈跨度非常大，这就对开发人员提出了更高的要求，这也要求团队对云原生架构设计也需要更加符合业务的需要。所以总体而言，对企业来说，招聘和用人的成本也更高了。
下图是一张 CNCF 云原生应用开发的全景图，我们会发现云原生开发工具这一环节目前仍然是缺失的。云原生开发这么难，那么主流的开发方式又是什么呢？或者说我们现在是怎么解决问题的？
经过总结，目前云原生开发方式主要有以下四种。
全手工的流程。例如手工构建以及推送镜像，修改镜像版本，并且等待调度生效。我们把每次查看编码效果称为编码的反馈循环，这种开发方式编码的反馈循环大概需要十分钟一次，这是非常漫长的过程。
全自动的流程，也就是把手动的环节变成了自动。这种方式显然会更快一些，但是它的反馈循环也只是缩短为了五分钟左右一次。
第三种是对云原生比较了解的团队经常会使用的方案，也就是使用 Telepresence 这款工具来开发。Telepresence 主要是打通本地和集群的网络，使开发者能够在本地进行开发。这种开发方式把编码的反馈循环降低到了 10 秒 1 次，但是因为开发服务以源码的方式运行在本地，这种方式有一定的限制，我将在后文深入讲解。
第四种是使用 Nocalhost ，直接在容器里开发。这种方式可以摆脱 Telepresence 在某些场景下的使用限制。
接下来我们详细聊一聊以 Telepresence 为代表的网络打通方案的使用限制。首先它最大的限制是本地环境和工作负载的运行环境有很大的差异，这就导致业务源码很难在本地运行。比如说业务在 K8s Manifest 里声明了 configmap 、secret 、volume 的挂载等等，这些很难在本地重建。其次还有环境方面的差异，以及跨平台，比如说像 Linux 和 Windows 之间的这些平台差异，以及在部分场景下的网络限制。
说了这么多，相信大家也能够理解，在 K8s 环境下开发的最大问题是：每次编码查看效果都需要重新构建镜像，这就导致了长时间的无效的等待。有没有不需要重新构建镜像的方案呢？答案是肯定的。如果我们能在容器里实现进程或者是应用的热加载，每次编码之后可以实时生效，我们是不是就不需要重新构建镜像了呢？
接下来我们继续探讨这种方式的实现原理和方案。首先从 Dockerfile 说起。Dockerfile 里定义了容器的启动命令，一般来说，这是业务进程的启动方式。例如运行一个可执行文件，如果我们进入容器内执行 PS 命令，会发现这个进程对应在容器里面，也就是 PID ＝ 1 的进程。我们以 Go 应用为例，如果让这个 PID ＝ 1 的进程替换为以源码的方式运行，go run main.go 这种方式，我们是不是就可以实现应用热加载，并且修改代码后只需要重新运行这条命令，就可以看到代码效果呢？
我们思路没有错，但是如果要实现这个方案，还需要三个条件。第一是容器的源码从哪里来？除了脚本型语言以外，一般的业务容器都没有源码；第二是以 Go 应用为例，编译的环境从哪里来？我们知道一般情况下构建的业务容器，因为存储大小的考虑，会保持最小的可运行环境；第三，如果将 PID ＝ 1 的进程替换掉之后，怎么阻止容器 Crash ？
我们分别来看如何解决这些问题。首先第一点源码问题，我们可以从本地同步到容器里来解决；第二是编译环境，我们可以把运行中的业务镜像，替换成具有编译环境的开发镜像，就能够提供编译环境；第三，我们可以将 PID ＝ 1 的进程替换为一个阻塞的进程，这三个问题就解决了。当我们实现这些方案后，容器其实已经具备了热加载的基础，Nocalhost 的原理正是基于上述的方案来实现的。接下来我会用一个 Demo 来演示应用的热加载和一键 Debug 的效果。
Nocalhost 提供了 VSCode 插件和 JetBrains 的全系列插件，只要安装就可以立即使用。接下来我将以 Golang 的为例，演示开发 Demo 项目 Booking for 。
[请点击文末阅读原文，前往 CIF 峰会「开源生态与效能提升」专场 - 《破解 Kubernetes 应用开发困局》，于 08:00 处观看 Demo 演示]
容器应用的实时热加载以及一键调试的演示到这里就结束了，感兴趣的同学可以按照 Nocalhost （ nocalhost.dev ）官网的 Quick Start 指导动手来试一试。
通过演示相信大家已经理解 Nocalhost 带来的全新云原生的开发体验。最后一部分我将与大家分享开源共建和展望。Nocalhost 目前是一个完全开源的项目，代码托管在 GitHub 上，已经有 900+ star ，同时也是 CNCF Landscape 项目，并且被收录在云原生全景图当中，也欢迎大家关注和贡献。
关于展望，在这次的分享中，我介绍了 Telepresence 和 Nocalhost 两种开发方式，它们在解决问题的思路上其实是各有不同的，你可以根据自己的业务情况选择一种方法来使用。此外 Nocalhost 提供了完整的开发环境和开发过程的管理能力，对于希望统一管理开发环境的团队，则可以安装 Nocalhost Server 来集中管理开发集群、应用、以及开发环境，当然 Server 也是开源并且免费的，我在这里提供几张 Server 的截图，感兴趣的同学可以遵循官方文档进行安装以及使用。
我的分享到这里就结束了。欢迎大家访问 Nocalhost （ nocalhost.dev ）官网，并根据官方文档进行安装和试用，谢谢大家。
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