微服务架构：Spring Cloud Kubernetes 指南

1.概述

当我们构建微服务解决方案时，SpringCloud和Kubernetes都是最佳解决方案，因为它们为解决最常见的挑战提供组件。但是，如果我们决定选择Kubernetes作为我们的解决方案的主要容器管理器和部署平台，我们仍然可以主要通过SpringCloudKubernetes项目使用SpringCloud的有趣特性。这个相对较新的项目无疑可以与Kubernetes轻松集成Spring Boot应用程序。在开始之前，了解如何在Minikube（本地Kubernetes环境）上部署Spring Boot应用程序可能会有所帮助。

在本教程中，我们将：

在我们的本地计算机上安装Minikube。
开发一个微服务架构示例，其中两个独立的Spring Boot应用程序通过REST进行通信。
使用Minikube在单节点集群上设置应用程序。
使用YAML配置文件部署应用程序。

2.情景

在我们的示例中，我们使用的场景是旅行社向客户提供各种交易，客户将不时查询旅行社服务。我们将用它来演示：

通过Spring Cloud Kubernetes进行服务发现。
配置管理和使用SpringCloudKubernetes配置向应用程序包注入Kubernetes配置和机密。
使用Spring Cloud Kubernetes功能区进行负载均衡。

3.环境设置

首先，我们需要在本地机器上安装minikube，最好是虚拟机驱动程序，如virtualbox。在执行此环境设置之前，还建议先查看kubernetes及其主要功能。让我们启动本地单节点Kubernetes集群：

minikube start --vm-driver=virtualbox

此命令创建一个使用VirtualBox驱动程序运行Minikube集群的虚拟机。kubectl中的默认上下文现在将是minikube。但是，为了能够在上下文之间切换，我们使用：

kubectl config use-context minikube

启动Minikube后，我们可以连接到Kubernetes仪表板以访问日志并轻松监控我们的服务，pods，ConfigMaps和Secrets：

minikube dashboard

3.1 部署

首先，让我们从GitHub获取示例。此时，我们可以从父文件夹运行“deployment-travel-client.sh”脚本，或者逐个执行每条指令以便更好地掌握该过程：

### build the repository

mvn clean install



### set docker env

eval $(minikube docker-env)



### build the docker images on minikube

cd travel-agency-service

docker build -t travel-agency-service .

cd ../client-service

docker build -t client-service .

cd ..



### secret and mongodb

kubectl delete -f travel-agency-service/secret.yaml

kubectl delete -f travel-agency-service/mongo-deployment.yaml



kubectl create -f travel-agency-service/secret.yaml

kubectl create -f travel-agency-service/mongo-deployment.yaml



### travel-agency-service

kubectl delete -f travel-agency-service/travel-agency-deployment.yaml

kubectl create -f travel-agency-service/travel-agency-deployment.yaml



### client-service

kubectl delete configmap client-service

kubectl delete -f client-service/client-service-deployment.yaml



kubectl create -f client-service/client-config.yaml

kubectl create -f client-service/client-service-deployment.yaml



# Check that the pods are running

kubectl get pods

4.服务发现

该项目为我们提供了Kubernetes中ServiceDiscovery接口的实现。在微服务环境中，通常有多个pod运行相同的服务。Kubernetes将服务公开为一组端点，可以从运行在同一Kubernetes集群中的pod中的Spring Boot应用程序中获取和访问这些端点。例如，在我们的示例中，我们有旅行社服务的多个副本，可以从我们的客户服务访问http：// travel-agency-service：8080。但是，这内部将转化为访问不同的pod，例如travel-agency-service-7c9cfff655-4hxnp。Spring Cloud Kubernetes功能区使用此功能在服务的不同端点之间进行负载平衡。我们可以通过在客户端应用程序中添加spring-cloud-starter-kubernetes依赖项来轻松使用Service Discovery ：

<dependency>

<groupId>org.springframework.cloud</groupId>

<artifactId>spring-cloud-starter-kubernetes</artifactId>

</dependency>

另外，我们应该在我们的类中使用@Autowired添加@EnableDiscoveryClient并将DiscoveryClient注入ClientController：


@SpringBootApplication

@EnableDiscoveryClient

public class Application {

public static void main(String[] args) {

SpringApplication.run(Application.class, args);

}

}



@RestController

public class ClientController {

@Autowired

private DiscoveryClient discoveryClient;

}

5.ConfigMaps

通常，微服务需要某种配置管理。例如，在Spring Cloud应用程序中，我们将使用Spring Cloud Config Server。

但是，我们可以通过使用Kubernetes提供的ConfigMaps来实现这一点 - 只要我们打算将它用于非敏感的，未加密的信息。或者，如果我们要共享的信息是敏感的，那么我们应该选择使用Secrets。

在我们的示例中，我们在客户端服务 Spring Boot应用程序上使用ConfigMaps 。让我们创建一个client-config。yaml文件定义客户端服务的ConfigMap ：

apiVersion: v1 by d

kind: ConfigMap

metadata:

name: client-service

data:

application.properties: |-

bean.message=Testing reload! Message from backend is: %s <br/> Services : %s

重要的是ConfigMap的名称与我们的“application.properties”文件中指定的应用程序名称相匹配。在这种情况下，它是客户端服务。接下来，我们应该在Kubernetes上为客户端服务创建ConfigMap ：

kubectl create -f client-config.yaml

现在，让我们使用@Configuration和@ConfigurationProperties创建一个配置类ClientConfig并注入ClientController：

@Configuration

@ConfigurationProperties(prefix = "bean")

public class ClientConfig {



private String message = "Message from backend is: %s <br/> Services : %s";



// getters and setters

}



@RestController

public class ClientController {



@Autowired

private ClientConfig config;



@GetMapping

public String load() {

return String.format(config.getMessage(), "", "");

}

}

如果我们不指定ConfigMap，那么我们应该期望看到在类中设置的默认消息。但是，当我们创建ConfigMap时，该属性会覆盖此默认消息。

此外，每次我们决定更新ConfigMap时，页面上的消息都会相应更改：

kubectl edit configmap client-service

6.Secrets

让我们通过查看示例中MongoDB连接设置的规范来了解Secrets的工作原理。我们将在Kubernetes上创建环境变量，然后将其注入Spring Boot应用程序。

6.1 创造一个Secrets

第一步是创建一个secret.yaml文件，将用户名和密码编码为Base 64：

apiVersion: v1

kind: Secret

metadata:

name: db-secret

data:

username: dXNlcg==

password: cDQ1NXcwcmQ=

让我们在Kubernetes集群上应用Secret配置：

kubectl apply -f secret.yaml

6.2 创建一个MongoDB服务

我们现在应该创建MongoDB服务和部署travel-agency-deployment.yaml文件。特别是，在部署部分中，我们将使用之前定义的Secret 用户名和密码：

apiVersion: extensions/v1beta1

kind: Deployment

metadata:

name: mongo

spec:

replicas: 1

template:

metadata:

labels:

service: mongo

name: mongodb-service

spec:

containers:

- args:

- mongod

- --smallfiles

image: mongo:latest

name: mongo

env:

- name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME

valueFrom:

secretKeyRef:

name: db-secret

key: username

- name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD

valueFrom:

secretKeyRef:

name: db-secret

key: password

默认情况下，mongo：latest映像将在名为admin的数据库上创建具有用户名和密码的用户。

6.3 在旅行社服务上设置MongoDB

更新应用程序属性以添加数据库相关信息非常重要。虽然我们可以自由指定数据库名称admin，但这里我们隐藏了最敏感的信息，例如用户名和密码：

spring.cloud.kubernetes.reload.enabled=true

spring.cloud.kubernetes.secrets.name=db-secret

spring.data.mongodb.host=mongodb-service

spring.data.mongodb.port=27017

spring.data.mongodb.database=admin

spring.data.mongodb.username=${MONGO_USERNAME}

spring.data.mongodb.password=${MONGO_PASSWORD}

现在，让我们看看我们的travel-agency-deployment属性文件，使用连接到mongodb-service所需的用户名和密码信息来更新服务和部署。

这是文件的相关部分，其中部分与MongoDB连接相关：

env:

- name: MONGO_USERNAME

valueFrom:

secretKeyRef:

name: db-secret

key: username

- name: MONGO_PASSWORD

valueFrom:

secretKeyRef:

name: db-secret

key: password

7.与Ribbon通信

在微服务环境中，我们通常需要复制服务的pod列表，以便执行负载平衡。这是通过使用Spring Cloud Kubernetes Ribbon提供的机制实现的。此机制可以自动发现并到达特定服务的所有端点，然后，它使用有关端点的信息填充Ribbon ServerList。

让我们首先将spring-cloud-starter-kubernetes-ribbon依赖项添加到我们的客户端服务 pom.xml文件中：

<dependency>

<groupId>org.springframework.cloud</groupId>

<artifactId>spring-cloud-starter-kubernetes-ribbon</artifactId>

</dependency>

下一步是将注释@RibbonClient添加到我们的客户端服务应用程序：

@RibbonClient(name = "travel-agency-service")

填充端点列表时，Kubernetes客户端将搜索生成在当前命名空间/项目中的已注册端点，这些端点与使用@RibbonClient注释定义的服务名称相匹配。

我们还需要在应用程序属性中启用功能区客户端：

ribbon.http.client.enabled=true

8.附加功能

8.1 Hystrix

Hystrix有助于构建容错和弹性应用程序。其主要目标是快速恢复和快速恢复。

特别是，在我们的示例中，我们使用Hystrix 通过使用@EnableCircuitBreaker注释Spring Boot应用程序类来在客户端 - 服务器上实现断路器模式。

此外，我们使用了回退功能通过注释方法TravelAgencyService.getDeals（）与 @HystrixCommand（）。这意味着在回退的情况下，将调用getFallBackName（）并返回“Fallback”消息：

@HystrixCommand(fallbackMethod = "getFallbackName", commandProperties = {

@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1000") })

public String getDeals() {

return this.restTemplate.getForObject("http://travel-agency-service:8080/deals", String.class);

}



private String getFallbackName() {

return "Fallback";

}

8.2 健康检查

我们可以利用Spring Boot HealthIndicator和Spring Boot Actuator向用户公开与健康相关的信息。特别是，Kubernetes健康指标提供：

pod名称
IP地址
命名空间
服务帐户
节点名称
一个标志，指示Spring Boot应用程序是Kubernetes的内部还是外部

9.结论

在本文中，我们提供了Spring Cloud Kubernetes项目的全面概述。

那我们为什么要用呢？如果我们将Kubernetes作为微服务平台，但仍然欣赏Spring Cloud的功能，那么Spring Cloud Kubernetes为我们提供了两全其美的优势。GitHub上提供了该示例的完整源代码。

原文链接：https://www.baeldung.com/spring-cloud-kubernetes

作者：baeldung