wen 在K8S 中部署 Spring Boot 应用，爽！
来源：https://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。
Spring Boot 基础就不介绍了，推荐下这个实战教程：
https://www.javastack.cn/categories/Spring-Boot/
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
scriptmvn 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。
快速安装
此处快速安装只是为了快速体验demo
scriptkubectl 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
scriptkubectl 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
scriptkubectl 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
script~# 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。
scriptkubectl 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
script~# 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。
scriptroot@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
scriptroot@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
script~# 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
script~# kubectl delete -f Demo.yaml
springbootapplication.springboot.qingmu.io "operator-demo" deleted
再次查看pod，已经没了
scriptkubectl 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
scriptkubectl 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。
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。
Spring Boot 基础就不介绍了，推荐下这个实战教程：
https://www.javastack.cn/categories/Spring-Boot/
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
scriptkubectl 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
scriptkubectl 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
| 环境变量名 | 是否可以空 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| IMAGE_REPOSITORY | true | “” | 私有仓库的地址 |
| REQUEST_CPU | true | 50m | 请求CPU限制 |
| LIMIT_CPU | true | “” | 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 |
| REQUEST_MEMORY | true | 2Gi | 请求内存大小 |
| LIMIT_MEMORY | true | 2Gi | 限制最大内存大小 一般和request一样大即可 |
| READINESS_PATH | true | /actuator/health | 就绪检查Path，spring boot actuator 默认Path |
| LIVENESS_PATH | true | /actuator/health | 存活检查Path，spring boot actuator 默认Path |
| SHUTDOWN_PATH | true | /spring/shutdown | 就绪存活Path，优雅停机Path |
| REPLICAS | true | 3 | 副本数 |
| HOST_LOG_PATH | true | /var/applog | 将日志外挂到主机磁盘Path，默认两者相同 |
| IMAGE_PULL_SECRETS | true | 无 | 用于pull 镜像的secrets |
| SPRING_BOOT_DEFAULT_PORT | true | 8080 | 用于pull 镜像的secrets |
| NODE_AFFINITY_KEY | true | “” | node亲和key，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 |
| NODE_AFFINITY_OPERATOR | true | “” | node亲和操作符 |
| NODE_AFFINITY_VALUES | true | “” | node亲和value |
| SPRING_BOOT_ENV | true | “” | 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 |
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