在 Spring Boot 中使用 Spring Cloud Kubernetes 部署应用到 Kubernetes

Kubernetes 是目前最流行的容器编排平台之一，提供了一种灵活的方式来管理容器化应用程序。Spring Cloud Kubernetes 是一个基于 Spring Cloud 的项目，它提供了一种简单的方式来将 Spring Boot 应用程序部署到 Kubernetes 集群中。

本文将介绍如何在 Spring Boot 应用程序中使用 Spring Cloud Kubernetes 将应用程序部署到 Kubernetes 集群中。我们将会讨论如何在本地计算机上运行 Kubernetes 集群，如何使用 Docker 构建镜像，如何编写 Kubernetes 部署文件和服务文件，以及如何使用 Spring Cloud Kubernetes 来配置应用程序。

准备工作

在开始之前，我们需要确保已经安装了以下软件：

• Docker：用于构建容器镜像。
• Kubernetes：用于管理容器化应用程序。
• Minikube：用于在本地计算机上运行 Kubernetes。
• Spring Boot：用于构建 Spring Boot 应用程序。
• Spring Cloud Kubernetes：用于将 Spring Boot 应用程序部署到 Kubernetes。

创建 Spring Boot 应用程序

首先，我们需要创建一个简单的 Spring Boot 应用程序。在本文中，我们将创建一个 RESTful Web 服务，该服务将返回当前日期和时间。

创建一个新的 Spring Boot 项目，可以使用 Spring Initializr 或者在 IntelliJ IDEA 中创建一个新的 Spring Boot 项目。在 pom.xml 文件中添加以下依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-kubernetes</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

这个依赖会自动将必要的依赖项添加到我们的项目中，包括 Spring Cloud Kubernetes 的所有核心组件。

接下来，创建一个简单的 RESTful Web 服务，返回当前日期和时间。在我们的项目中，我们将创建一个名为 DatetimeController 的类：

@RestController
public class DatetimeController {

    @GetMapping("/datetime")
    public String datetime() {
        return LocalDateTime.now().toString();
    }

}

这个控制器定义了一个名为 /datetime 的 GET 请求，返回当前的日期和时间。现在我们已经完成了 Spring Boot 应用程序的编写和构建，接下来我们将使用 Spring Cloud Kubernetes 将它部署到 Kubernetes 集群中。

部署 Spring Boot 应用程序到 Kubernetes

为了将 Spring Boot 应用程序部署到 Kubernetes，我们需要完成以下步骤：

步骤 1：创建 Docker 镜像

首先，我们需要将我们的 Spring Boot 应用程序打包成一个 Docker 镜像。在项目的根目录下创建一个名为 Dockerfile 的文件，内容如下：

FROM openjdk:11-jre-slim

WORKDIR /app

COPY target/*.jar ./app.jar

CMD ["java", "-jar", "app.jar"]

这个 Dockerfile 使用 OpenJDK 11 作为基础镜像，将应用程序的 JAR 文件复制到容器中，并定义了启动应用程序的命令。

接下来，使用以下命令构建 Docker 镜像：

docker build -t myapp:1.0.0 .

这个命令将构建一个名为 myapp 的 Docker 镜像，版本为 1.0.0。

步骤 2：创建 Kubernetes 部署文件

接下来，我们需要创建一个 Kubernetes 部署文件，在 Kubernetes 中定义如何部署我们的应用程序。在项目的根目录下创建一个名为 deployment.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: myapp:1.0.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
        - name: SPRING_PROFILES_ACTIVE
          value: kubernetes
        - name: SPRING_CLOUD_KUBERNETES_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        - name: SPRING_CLOUD_KUBERNETES_CONFIG_NAME
          value: myapp
        - name: SPRING_CLOUD_KUBERNETES_CONFIG_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace

这个部署文件定义了一个名为 myapp 的部署，使用上一步创建的 Docker 镜像，并将容器的端口设置为 8080。它还定义了一些环境变量，这些变量将在 Spring Cloud Kubernetes 中使用。

步骤 3：创建 Kubernetes 服务文件

最后，我们需要创建一个 Kubernetes 服务文件，用于将流量路由到我们的应用程序。在项目的根目录下创建一个名为 service.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
spec:
  selector:
    app: myapp
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 8080
  type: LoadBalancer

这个服务文件定义了一个名为 myapp 的服务，它使用应用程序的部署文件中定义的标签来选择正确的 Pod。它还将流量路由到容器的端口 8080，并将其公开为 Kubernetes 集群中的端口 80。最后，它将这个服务公开为负载均衡器类型，这意味着 Kubernetes 将自动为我们的应用程序创建一个外部 IP 地址。

步骤 4：部署应用程序

现在，我们已经准备好了所有必要的文件，可以将应用程序部署到 Kubernetes 集群中了。首先，我们需要启动 Minikube：

minikube start

这个命令将在本地计算机上启动一个 Kubernetes 集群。接下来，使用以下命令将部署文件和服务文件部署到 Kubernetes：

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

这个命令将创建一个名为 myapp 的部署和服务，将我们的应用程序部署到 Kubernetes 集群中。

步骤 5：测试应用程序

现在，我们的应用程序已经部署到 Kubernetes 集群中，我们可以使用以下命令测试它：

minikube service myapp

这个命令将打开我们的应用程序在浏览器中的 URL，我们可以在其中看到应用程序返回的日期和时间。

使用 Spring Cloud Kubernetes 配置应用程序

我们已经成功地将应用程序部署到 Kubernetes 集群中，现在我们可以使用 Spring Cloud Kubernetes 来配置应用程序。SpringCloud Kubernetes 提供了一种简单的方式来读取 Kubernetes ConfigMap 和 Secret 中的配置，并将其注入到我们的 Spring Boot 应用程序中。

步骤 1：创建 ConfigMap 和 Secret

首先，我们需要创建一个 ConfigMap 和一个 Secret，用于存储应用程序的配置。在项目的根目录下创建一个名为 config.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: myapp-config
data:
  application.properties: |
    server.port=8080
    message=Hello, World!

这个 ConfigMap 定义了一个名为 myapp-config 的 ConfigMap，它包含一个名为 application.properties 的键值对。这个键值对定义了一些应用程序的配置，例如服务器端口和消息。

接下来，创建一个名为 secret.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myapp-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm

这个 Secret 定义了一个名为 myapp-secret 的 Secret，它包含一个名为 username 和一个名为 password 的加密字符串。这些字符串将在应用程序中用作敏感数据，例如数据库密码。

步骤 2：使用 ConfigMap 和 Secret 配置应用程序

接下来，我们需要使用 Spring Cloud Kubernetes 将 ConfigMap 和 Secret 中的配置注入到我们的应用程序中。在我们的项目中，我们将创建一个名为 MyConfiguration 的类：

@Configuration
@ConfigurationProperties(prefix = "myapp")
public class MyConfiguration {

    private String message;

    // Getters and setters

}

这个类使用 @ConfigurationProperties 注解来将 ConfigMap 中的 myapp.message 属性注入到 message 字段中。

现在，我们需要在 application.properties 文件中添加以下配置：

spring.cloud.kubernetes.enabled=true
spring.cloud.kubernetes.config.enabled=true
spring.cloud.kubernetes.secrets.enabled=true
spring.cloud.kubernetes.config.name=myapp-config
spring.cloud.kubernetes.config.namespace=default
spring.cloud.kubernetes.secrets.name=myapp-secret
spring.cloud.kubernetes.secrets.namespace=default

这个配置告诉 Spring Cloud Kubernetes 启用 ConfigMap 和 Secret 的支持，并将应用程序的配置文件设置为 myapp-config。它还指定了我们的 Secret 的名称和命名空间。

现在，我们可以在我们的应用程序中使用 MyConfiguration 类来读取配置，例如：

@RestController
public class DatetimeController {

    private final MyConfiguration configuration;

    public DatetimeController(MyConfiguration configuration) {
        this.configuration = configuration;
    }

    @GetMapping("/datetime")
    public String datetime() {
        return configuration.getMessage() + " " + LocalDateTime.now().toString();
    }

}

这个控制器使用 MyConfiguration 类来读取 ConfigMap 中的 myapp.message 属性，并将其与当前日期和时间一起返回。

结论

在本文中，我们介绍了如何在 Spring Boot 应用程序中使用 Spring Cloud Kubernetes 将应用程序部署到 Kubernetes 集群中。我们讨论了如何在本地计算机上运行 Kubernetes 集群，如何使用 Docker 构建镜像，如何编写 Kubernetes 部署文件和服务文件，以及如何使用 Spring Cloud Kubernetes 来配置应用程序。使用这些步骤，我们可以在较短的时间内将应用程序部署到 Kubernetes 中，并使用 Spring Cloud Kubernetes 通过 ConfigMap 和 Secret 来配置应用程序。

当然，还有许多其他方面可以进一步探索，例如使用 Kubernetes 的自动扩展功能来自动扩展应用程序。但是，本文提供了一个良好的起点，帮助您开始使用 Spring Cloud Kubernetes 将应用程序部署到 Kubernetes 集群中。