Java程序员如何快速理解Kubernetes

参考链接：如何成为一名优秀的Java程序员

我们希望微服务是可复制的，可替换的工作节点，这样可以轻松进行升级或降级，同时无需任何停机时间，并花费最少代价的管理。我们可以说我们希望他们成为我们的小黄人（minions）。本文我们将通过一个简单的例子来了解Kubernetes可以通过创建和编排一群“小黄人"来为我们做些什么。您可以与本文一起编码或从此处[1]克隆项目。

先决条件

需要将使用Docker容器化微服务以便在Kubernetes中运行它们。我们将使用Minikube，而不是使用云托管的Kubernetes，以便可以在本地沙箱运行。

目的

我们的小黄人军团将是Java微服务。我们希望军团中有不同类型的工作角色，以便能够了解Kubernetes可以为我们做些什么。因此，我们的目标是让每个微服务都响应一个简单的http请求，其响应如下：

使用ASCII字来表示minion的类型。

构建Java Minion服务

我们可以通过Spring Boot Web应用程序来启动我们的微服务，程序使用具有Web启动依赖性的Spring Initializr初始化：

在项目中，创建一个使用@RestController注释的Controller来处理请求。使用@RequestMapping（method = GET）来提供响应主体。所以首先我们可以这样做：

@RequestMapping( method=GET)@ResponseBodypublic String minion() throws UnknownHostException { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.append("Host: ").append(InetAddress.getLocalHost().getHostName()).append(" "); return stringBuilder.toString();}但这并不能完全满足需求。我们可以输出ASCII字，但选择哪种minion类型？为此可以使用一个技巧。创建一个可以采用我们选择的任何minion类型的应用程序。要做到这一点，需要它包含一个ASCII艺术字库。因此，我们创建了一个名为MinionsLibrary的类，使用@Component注解，在内部我们创建了一个地图，我们使用此博客[2]中的一些minions初始化：

@Componentpublic class MinionsLibrary { private Map<String,String> map = new HashMap<>(); public MinionsLibrary(){ map.put("one-eyed-minion",<COPY-PASTE MINION ASCII ART HERE>); map.put("two-eyed-minion",<COPY-PASTE MINION ASCII ART HERE>); map.put("sad-minion",<COPY-PASTE MINION ASCII ART HERE>); map.put("happy-minion",<COPY-PASTE MINION ASCII ART HERE>); }}或者你可以从https://github.com/ryandawsonuk/minions/tree/master/src/main/java/org/minions/demo获取。

然后告诉微服务是哪种minion类型。使用Spring应用程序的名称属性（我们稍后可以使用Docker环境变量设置）来执行此操作。它还将帮助我们稍后在响应中显示我们的应用程序版本，所以现在的Controller变为：

@RestControllerpublic class Controller { private final String version = "0.1"; private MinionsLibrary minionsLibrary; @Value("${spring.application.name}") private String appName; public Controller(MinionsLibrary minionsLibrary){ this.minionsLibrary=minionsLibrary; } @RequestMapping( method=GET) @ResponseBody public String minion() throws UnknownHostException { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.append("Host: ").append(InetAddress.getLocalHost().getHostName()).append(" "); stringBuilder.append("Minion Type: ").append(appName).append(" "); stringBuilder.append("IP: ").append(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress()).append(" "); stringBuilder.append("Version: ").append(version).append(" "); stringBuilder.append(minionsLibrary.getMinion(appName)); return stringBuilder.toString(); }}现在选择'image'包以匹配应用程序名称，该名称将是minion类型名称（例如'单眼小黄人'）。

容器化并部署

需要为我们的应用程序创建一个Docker镜像。我们想在Docker镜像中构建可执行的jar，然后在容器启动时启动Java应用程序。可以使用多阶段Docker构建来完成此任务。 Dockerfile是：

FROM maven:3.5-jdk-8 as BUILDMINIONCOPY src /usr/src/myapp/srcCOPY pom.xml /usr/src/myappRUN mvn -f /usr/src/myapp/pom.xml clean package -DskipTestsFROM openjdk:alpineCOPY --from=BUILDMINION /usr/src/myapp/target/*.jar /maven/CMD java $JAVA_OPTS -jar maven/*.jar从开始到'FROM openjdk：alpine'是构建JAR，然后jar包被拷贝到基于轻量的openjdk:alpine镜像的下一阶段构建。使用JAVA_OPTS参数来限制程序的内存占用（关于降低内存，可以参考该文章[3]）。

然后使用命令“docker build . -t minion”构建一个镜像。

通过创建Kubernetes部署文件来部署它。我们称之为“minion-army.yml”。这将包含每个minion类型的条目。这是其中的一个minion类型：

apiVersion: apps/v1beta1kind: Deploymentmetadata: name: one-eyed-minionlabels: serviceType: one-eyed-minionspec: replicas: 2template: metadata: name: one-eyed-minion labels: serviceType: one-eyed-minion spec: containers: - name: one-eyed-minion image: minion:latest imagePullPolicy: Never ports: - containerPort: 8080 env: - name: JAVA_OPTS value: -Xmx64m -Xms64m - name: SPRING_APPLICATION_NAME value: "one-eyed-minion"---apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: one-eyed-minion-entrypointnamespace: defaultspec: selector: serviceType: one-eyed-minionports: - port: 8080 targetPort: 8080 nodePort: 30080type: NodePort请注意，“SPRING_APPLICATION_NAME”变量会自动与spring.application.name属性匹配，以便此minion服务成为单眼小黄人类型。有两个这种minion类型的实例（副本）可用，Kubernetes服务将自动将请求路由到其中一个或另一个。

该服务将通过Minikube以端口30080暴露对外提供服务（对于真正的Kubernetes，该服务的这一点会有所不同，因为我们使用LoadBalancer而不是NodePort，并且不会限制在minikube端口范围）。服务将使用与服务匹配的Pod来处理它。我们将为每种类型提供一种服务。

minion类型的部署将创建两个Pod。每个人都是这种类型的工作节点。

我们可以为每个minion类型重复上面的配置，每次增加外部端口号以便使用不同的端口，或者我们可以使用这个GitHub存储库，它还具有其他配置，可以在不停机的情况下进行小型版本升级（如果我们使用Helm，我们可以避免重复，但我们不想添加比我们更多的工具）。

创建军团

首先启动mMinikube：

minikube start --memory 4000 --cpus 3等待它开始，然后将您的Docker registry链接到Minikube，并为Minikube构建minion图像：

eval $(minikube docker-env)docker build . -t minion然后我们可以部署军团：

kubectl create -f minion-army.yml并看到类型：

open http://$(minikube ip):30080open http://$(minikube ip):30081open http://$(minikube ip):30082open http://$(minikube ip):30083每个看起来都很像文章开头的快乐小黄人页面。

我们可以通过“kubectl get pods”来查看整个军队，或者“minikube dashboard”进到Pods页面：

创造更多的部队

我们可以在minikube dashboard的Deployments部分下创建更多特定类型的minions：

一个小黄人倒下，另一个替补他的位置

假设从浏览器点击快乐小黄人服务时得到的：

如果杀死“happy-minion-58c9c46d67-j84s9”会发生什么？可以通过仪表板的Pod部分删除：

kubectl delete pod happy-minion-58c9c46d67-j84s9如果你在浏览器中点击刷新几次（杀死小黄人兵可能需要一点时间），你会看到该服务会使用该类型的另一个小黄人。如果浏览Pod部分，您将看到Kubernetes创建了一个新的Pod来代替您删除的那个，以保证该部署中有两个节点。

Minion升级

我们还可以为小黄人进行滚动升级。为此，我们应该在minions-army.yml文件的每个Deployment部分的'spec'部分下面（它可以直接位于同一级别的'replicas'下面）：

minReadySeconds: 10strategy: type: RollingUpdate rollingUpdate: maxUnavailable: 1 maxSurge: 1然后将Controller类中的版本更改为0.2，保存它然后执行：

docker build . -t minion:0.2然后打开minion-army.yml并找到 - 用“0.2”替换所有“最新”，保存更改并执行：

kubectl apply -f minion-army.yml --record刷新其中一个minion类型的浏览器，以查看版本更改是否与kubectl rollout status部署中看到的内容一致，其中是minion类型（例如one-eyed-minion）。

小黄人回滚

要查看已部署的历史记录，请执行kubectl rollout history deployment ，回滚执行 kubectl rollout undo deployment --to-revision = 1（可能需要一段时间）。

销毁军团

用以下方法摧毁军队：

kubectl delete -f minion-army.yml用“minikube stop”停止minikube。