部署 Spring Boot 应用到 K8S 教程

ゝ一世哀愁。 2021-08-30 20:43 377阅读 0赞

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作者：qingmu

qingmu.io/2020/04/08/Spring-Boot-Operator-User-Guide/

**前言**

在Kubernetes中部署spring boot应用整体上来说是一件比较繁琐的事情，而Spring Boot Operator则能带给你更清爽简单的体验。

Spring Boot Operator基于Kubernetes的custom resource definitions (CRDs)扩展API进行的开发。

## **打包Docker镜像** ##

在讲部署之前我们需要先将我们的SpringBoot应用打包成标准的DockerImage。

java项目打包镜像用maven/gradle插件比较多，我的另一篇文章构建SpringBoot的Docker镜像，这里在介绍一个新的google开源的插件Jib，该插件使用起来比较方便。

> 注意：jib打包的镜像会导致java应用的pid=1，在使用SpringBootOperator进行发布时候，Operator会设置kubernetes的ShareProcessNamespace参数为true（v1.10+版本都可使用）来解决该问题。

下面就来演示一下我们通过https://start.spring.io生成一个标准的SpringBoot项目operator-demo,然后使用jib插件进行镜像打包

mvn com.google.cloud.tools:jib-maven-plugin:build \
    -Djib.to.auth.username=${
        { secrets.MY_USERNAME }} \
    -Djib.to.auth.password=${
        { secrets.MY_PASSWORD }} \
    -Djib.container.jvmFlags=--add-opens,java.base/sun.nio.ch=ALL-UNNAMED \
    -Djib.from.image=freemanliu/oprenjre:11.0.5 \
    -Dimage=registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/operator-demo/operator-demo:v1.0.0

执行上面的命令之后我们将得到一个标准的docker镜像，该镜像会被推送到远程仓库。

## **Operator快速体验** ##

完成了镜像的构建之后,我们紧接着来安装我们的Operator到kubernetes集群，当然了首先你需要一套集群，可以参考我之前一篇文章部署高可用kubernetes，虽然版本比较老,但是新版本其实也差不多的一个思路。

> https://qingmu.io/2019/05/17/Deploy-a-highly-available-cluster-with-kubeadm/

### **快速安装** ###

此处快速安装只是为了快速体验demo

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/goudai/spring-boot-operator/master/manifests/deployment.yaml

apply成功之后控制台输出

namespace/spring-boot-operator-system created
    customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/springbootapplications.springboot.qingmu.io created
    role.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-leader-election-role created
    clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-manager-role created
    clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-proxy-role created
    clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-metrics-reader created
    rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-leader-election-rolebinding created
    clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-manager-rolebinding created
    clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/spring-boot-operator-proxy-rolebinding created
    service/spring-boot-operator-controller-manager-metrics-service created
    deployment.apps/spring-boot-operator-controller-manager created

稍等片刻查看是否已经安装成功

kubectl  get po -n spring-boot-operator-system

成功如下输出

NAME                                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    spring-boot-operator-controller-manager-7f498596bb-wcwtn   2/2     Running   0          2m15s

### **部署OperatorDemo应用** ###

完成了Operator的部署之后，我们来部署我们第一个应用，这里我们就发布上面我们编写的springboot应用opreator-demo。

首先我们需要先编写一个Spring Boot Application 的CRD部署yaml，如下

# Demo.yaml
    apiVersion: springboot.qingmu.io/v1alpha1
    kind: SpringBootApplication
    metadata:
      name: operator-demo 
    spec:
      springBoot:
        version: v1.0.0
    #    image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/operator-demo/operator-demo:v1.0.0

细心的同学可能发现了，为啥连Image都没有？这怎么发布，就name，version，就能完成发布？是的没错！就能完成发布，后面我讲详细讲到他是如何完成的。

接着我们apply一下

kubectl apply -f Demo.yaml

看到console输出

springbootapplication.springboot.qingmu.io/operator-demo created

### **验证** ###

表示创建成功了，接着我们来看下我们部署的第一个应用，这里我们直接用上面的yaml中的name过滤即可。

查看pod

~# kubectl  get po | grep operator-demo
    operator-demo-7574f4789c-mg58m             1/1     Running   0          76s
    operator-demo-7574f4789c-ssr8v             1/1     Running   0          76s
    operator-demo-7574f4789c-sznww             1/1     Running   0          76s

查看下我们的pid不等于1的设置是否生效,根据下面的结果可以看到通过设置ShareProcessNamespace该参数我们可以在Kubernetes层面来解决这个pid=1的问题。

kubectl exec -it operator-demo-7574f4789c-mg58m bash
    bash-5.0# ps -ef
    UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
    root         1     0  0 02:06 ?        00:00:00 /pause
    root         6     0 26 02:06 ?        00:00:09 java --add-opens java.base/sun.nio.ch=ALL-UNNAMED -cp /app/resources:/app/classes:/app/libs/* io.qingmu.operator.operatordemo.Oper...
    root        38     0  0 02:07 pts/0    00:00:00 bash
    root        44    38  0 02:07 pts/0    00:00:00 ps -ef

查看svc

~# kubectl  get svc | grep operator-demo
    operator-demo             ClusterIP   10.101.128.6     <none>        8080/TCP            2m52s

我们来访问一下试试。

root@server1:~# curl -i http://10.101.128.6:8080
    HTTP/1.1 200 
    Content-Type: text/plain;charset=UTF-8
    Content-Length: 9
    Date: Wed, 08 Apr 2020 08:45:46 GMT
    
    hello !!!

我们来试着缩减他的副本数到1个

编辑我们的Demo.yaml，加入一个新的属性replicas

# Demo.yaml
    apiVersion: springboot.qingmu.io/v1alpha1
    kind: SpringBootApplication
    metadata:
      name: operator-demo 
    spec:
      springBoot:
        version: v1.0.0
        replicas: 1

应用一下

root@server1:~# kubectl apply -f Demo.yaml 
    springbootapplication.springboot.qingmu.io/operator-demo configured

再次查看pod，你会发现我们的pod已经缩放为一个副本了

~# kubectl  get po | grep operator-demo
    operator-demo-7574f4789c-sznww             1/1     Running   0          8m29s

### **清理operator-demo** ###

要删除该pod 我们只需要执行delete即可

~# kubectl delete -f Demo.yaml 
    springbootapplication.springboot.qingmu.io "operator-demo" deleted

再次查看pod，已经没了

kubectl  get po | grep operator-demo

## **部署自己的应用** ##

部署自己私有仓库的应用需要需要先创建secret(如果已经创建跳过即可)

创建docker-registry的secret

kubectl create  \
    secret docker-registry aliyun-registry-secret \
    --docker-server=registry-vpc.cn-hangzhou.aliyuncs.com \
    --docker-username=*** \
    --docker-password=*** \
    --docker-email=***

自己应用的crd Yaml

apiVersion: springboot.qingmu.io/v1alpha1
    kind: SpringBootApplication
    metadata:
      name: 你的应用的名称
    spec:
      springBoot:
        version: v1.0.0
        replicas: 1 
        image: 你的image地址
        imagePullSecrets: 
          - 上面创建的secret

## **一个完整的Spring Boot Application Yaml** ##

下面是一个完整的yaml属性结构，大部分属性我们都可以用默认配置的即可。推荐：[一百期Java面试题汇总][Java 1]

不设置属性，默认使用Operator中设置的通用值详见后面的自定义安装Operator。

apiVersion: springboot.qingmu.io/v1alpha1
    kind: SpringBootApplication
    metadata:
      name: operator-demo
      namespace: default
    spec:
      springBoot:
        # image 可以不设置，如果不设置默认使用 IMAGE_REPOSITORY+/+mate.name+:+spec.springBoot.version
        # registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio + / + operator-demo + : + v1.0.0
        image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/operator-demo:v1.0.0
        clusterIp: "" 
        version: v1.0.0 
        replicas: 1 
        resource:
          cpu:
            request: 50m
            limit: "" 
          memory:
            request: 1Gi
            limit: 1Gi 
        path:
          liveness: /actuator/health 
          readiness: /actuator/health 
          hostLog: /var/applog 
          shutdown: /spring/shutdown 
        imagePullSecrets: 
          - aliyun-docker-registry-secret
        env: 
          - name: EUREKA_SERVERS
            value: http://eureka1:8761/eureka/,http://eureka2:8761/eureka/,http://eureka3:8761/eureka/
        nodeAffinity: 
          key: "failure-domain.beta.kubernetes.io/zone"
          operator: "In"
          values:
            - "cn-i"
            - "cn-h"
            - "cn-g"

### **优雅停机的路径** ###

由于优雅停机默认是关闭的并且并不支持Get请求所以我们需要开启和搭个桥

首先在application.yml中启用

management:
      endpoints:
        web:
          exposure:
            include: "*"
      endpoint:
        shutdown:
          enabled: true

然后桥接一个Get方法

@RestController
    public class ShutdownController {
        @Autowired
        private ShutdownEndpoint shutdownEndpoint;
    
        @GetMapping("/spring/shutdown")
        public Map<String, String> shutdown(HttpServletRequest request) {
            return shutdownEndpoint.shutdown();
        }
    }

### **node亲和的使用** ###

举一个列子 我们有一个springboot应用 user-service 希望他能分布到3个可用区的6个节点上:

首先我们把机器划分多个可用区

cn-i区(node-i1,node-i02)
    cn-h区(node-g1,node-g02)
    cn-g区(node-h1,node-h02)

现在我们有三个可以区 每个区有2台workload，一共6台。然后我们需要给这些机器分别打上label。

将全部的i区机器标注为cn-i

kubectl label node node-i1 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone=cn-i
    kubectl label node node-i2 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone=cn-i

同理将h区的标注为h，g区同理

kubectl label node node-h1 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone=cn-i
    kubectl label node node-ih2 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone=cn-i

现在准备工作我们就绪了，现在我们来设置让它达到我们的调度效果，像如下编写即可。

spec:
      springBoot:
        nodeAffinity: #可以不设置 节点亲和 这里演示的是尽量将pod分散到 i h g 三个可用区，默认设置了pod反亲和
          key: "failure-domain.beta.kubernetes.io/zone"
          operator: "In"
          values:
            - "cn-i"
            - "cn-h"
            - "cn-g"

## **Operator 自定义安装** ##

上面我们快速的安装了好了，接着我们来讲解下如何自定义安装，以及有哪些自定义的参数，可以个性化的参数我们用环境变量的方式注入。

下面来修改Deployment完成自己个性化的配置部署，从我提供的部署yaml中拉倒最后，找到name是spring-boot-operator-controller-manager的Deployment，我们将修改它。

apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      labels:
        control-plane: controller-manager
      name: spring-boot-operator-controller-manager
      namespace: spring-boot-operator-system
    .....
    
            #注意：一下配置针对通用全局的spring boot默认配置，对crd的spring boot生效，这里不配置也可以在部署的yaml中指定
    
            # 私有仓库的地址，比如我的最终打包的镜像地址是 registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/operator-demo/operator-demo:v1.0.0
            # 那么配置的值是 registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/operator-demo
            # 配置这个值之后，我们我们如果在发布的yaml中不写image，那么使用的image就是 IMAGE_REPOSITORY+"/"+mate.name+spec.springBoot.version
            - name: IMAGE_REPOSITORY
              value: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio
            # 请求CPU限制
            - name: REQUEST_CPU
              value: 50m
            # 限制最大能用最大CPU java应用可以不用限制，限制不合理会导致启动异常缓慢
            - name: LIMIT_CPU
              value: ""
            # 请求内存大小
            - name: REQUEST_MEMORY
              value: 500Mi
            # 限制最大内存大小 一般和request一样大即可
            - name: LIMIT_MEMORY
              value: 500Mi
            # 就绪检查Path，spring boot actuator 默认Path
            - name: READINESS_PATH
              value: /actuator/health
            # 就绪存活Path，spring boot actuator 默认Path
            - name: LIVENESS_PATH
              value: /actuator/health
            # 就绪存活Path，优雅停机Path
            - name: SHUTDOWN_PATH
              value: /spring/shutdown
            # 复制级 即副本数
            - name: REPLICAS
              value: "3"
            # 将日志外挂到主机磁盘Path，默认两者相同
            - name: HOST_LOG_PATH
              value: /var/applog
            # 用于pull 镜像的secrets
            - name: IMAGE_PULL_SECRETS
              value: ""
            # 用于pull 镜像的secrets
            - name: SPRING_BOOT_DEFAULT_PORT
              value: "8080"
            # node亲和，比如我可以设置pod尽量分散在不同可用区cn-i,cn-g,cn-h区
            - name: NODE_AFFINITY_KEY
              value: ""
            - name: NODE_AFFINITY_OPERATOR
              value: ""
            - name: NODE_AFFINITY_VALUES
              value: ""
            # 全局的环境变量，会追加到每个spring boot的每个pod中，格式 k=v;k1=v2,
            # 如 EUREKA_SERVERS=http://eureka1:8761/eureka/,http://eureka2:8761/eureka/,http://eureka3:8761/eureka/;k=v
            - name: SPRING_BOOT_ENV
              value: ""
            image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/qingmuio/spring-boot-operator-controller:latest
    
    .....

### **自定义安装之后部署** ###

yaml可以简化为如下。

apiVersion: springboot.qingmu.io/v1alpha1
    kind: SpringBootApplication
    metadata:
      name: 你的应用的名称
    spec:
      springBoot:
        version: v1.0.0

## **附录** ##

环境变量表格

![format_png][]

## **Github仓库**    ##

> SpringBootOperator: https://github.com/goudai/spring-boot-operator

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