云端的生存之道,第 1 单元:将 Spring Boot 部署到 Kubernetes

在本期的“云端的生存之道”中,您会了解将 Spring Boot 应用程序部署到 IBM Cloud 上托管的 Kubernetes 集群中的步骤。

前提条件

如果要在自己的系统上按照本教程中的步骤进行操作,需要满足以下条件:

您可以在此 GitHub 仓库中找到本教程中使用的代码。

初始化 Kubernetes 集群

第一步是初始化 IBM Cloud 上的 Kubernetes 集群。IBM Cloud 可能需要几分钟时间来启动新的 Kubernetes 集群;因此,通过先执行初始化操作,可以在后台运行的同时完成一些其他步骤。

  1. 登录到您的 IBM Cloud 帐户。在 Dashboard 页面的右上方,您应该会看到按钮 Create resource

    Dashboard 页面的Create resource 按钮

    如果该按钮未出现在此页面的顶部,请在资源目录页面中查找 Kubernetes Service

     在资源目录页面中查找Kubernetes

  2. 在本教程中,您将创建一个免费的 Lite Kubernetes 集群。要初始化 Lite 集群,您需要升级自己的 IBM Cloud 帐户(如果尚未升级)。

    别担心。本教程中的所有资源都是免费的;在闲置一段时间(通常为 30 天)后,它们将被关闭,或者被控制在免费限制范围内。您的信用卡对帐单上不会出现任何新的费用。

    我也输入了自己的信用卡信息来完成此操作,所以我们是共同进退的!

  3. 在您升级帐户之后,选择 Lite;对于集群名称,使用 living-on-the-cloud,然后选择 Create cluster

    创建您的 Lite 集群

IBM Cloud 现在将开始初始化 Kubernetes 集群。如前所述,这将需要几分钟时间,因此,在 IBM Cloud 完成初始化过程的同时,可继续执行后续步骤。

创建一个容器注册表

  1. 返回到资源目录页面,搜索 Container Registry 并将其选中;它应如下所示:

    您的container registry 页面

    在创建注册表页面上,您可以查看定价套餐。默认情况下,我们的帐户将设置为 Lite 套餐,因此,它会受到速率限制,以便遵循 0.5GB 存储空间和 5GB 提取数据的限制。

  2. 单击 Create 以转至 Registry 主页,其中为您提供 Container Registry 的概述 – 可用的名称空间、注册表和镜像的数量。

    查看您的container registry 上都有什么信息

配置 IBM Cloud 和 Docker CLI

  1. 如果您尚未安装 IBM Cloud 命令行界面(CLI),请下载并进行安装。

  2. 打开终端或命令窗口,然后输入以下命令以验证安装是否成功:

    ibmcloud --version

    您会获得类似下面的返回结果:

    ibmcloud version 0.14.0+3303164-2019-02-07T02:13:34+00:00

让我们开始配置 IBM Cloud CLI 以使用 IBM Cloud 帐户资源。

  1. 运行以下命令以安装容器注册表插件:

    ibmcloud plugin install container-registry -r Bluemix

  2. 完成安装脚本后,运行以下命令以确保安装成功:

    ibmcloud cr info

    您会获得与下面类似的输出:

    Container Registry                us.icr.io
    Container Registry API endpoint   https://us.icr.io/api
    IBM Cloud API endpoint            https://api.ng.bluemix.net
    IBM Cloud account details         <account details>
    IBM Cloud organization details    <organization details>
    

    注意: 如果先前安装了容器注册表,并且容器注册表 URL 包含 “bluemix” 一词,请了解如何更新您的 API 端点

  3. 使用以下命令以通过 IBM Cloud CLI 登录到您的 IBM Cloud 帐户:

    ibmcloud login -a https://api.ng.bluemix.net

    系统会提示您输入与 IBM Cloud 帐户关联的电子邮件和密码。

    注意: 如果您使用联合 IBM Cloud 帐户,请执行这些步骤

  4. 在登录后,为容器注册表创建一个名称空间。虽然名称空间的名称可以随意,但在本教程和系列教程中,我将使用 living-on-the-cloud

    要创建名称空间,请运行以下命令:

    ibmcloud cr namespace-add living-on-the-cloud

    您会获得以下响应:

    Adding namespace 'living-on-the-cloud'...
    
    Successfully added namespace 'living-on-the-cloud'
    
  5. 使用以下命令行登录到容器注册表:

    ibmcloud cr login

  6. 创建要用于 Docker 命令行的 API 令牌。

    ibmcloud cr token-add --description "Living on the Cloud" --non-expiring --readwrite

    描述也可以随意,但在本系列教程中,我将使用 "Living on the Cloud"

    您会获得类似下面的响应:

    Token identifier   b6ff5759-e085-58da-8086-ead373a9e9da
    Token              eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJqdGkiOiJiNmZmNTc1OS1lMDg1LTU4ZGEtODA4Ni1lYWQzNzNhOWU5ZGEiLCJpc3MiOiJyZWdpc3RyeS5uZy5ibHVlbWl4Lm5ldCJ9.1zgwfBe6epmFrh-PfZWR5Kf3ZyyL4M6QFLymLCPyqEM
    
  7. 将 Docker 守护程序链接到容器注册表:

    docker login us.icr.io -u token

    当系统提示您输入密码时,请使用您获得的令牌。

虽小犹荣

现在可以开始做一些我最喜欢的事情了 – 编码。这次只是编写一个简单的应用程序,但是随着您继续学习本系列教程,我将向您展示如何向该应用程序添加新功能。

  1. 转至 start.spring.io

    • Group ID 和 Artifact 可以由您决定,但我分别使用了 com.ibm.developerstorm-tracker*(因为我们正在讨论云,而 storm(风暴)即表示云,明白了吗?)。
    • 对于 Dependencies,您将需要引入 Web

    Spring Initializr

  2. 单击 Generate Project,这将使用您刚刚输入的值来下载一个脚手架式 Spring Boot 项目的 ZIP 压缩文件。

  3. 解压缩该压缩文件,然后在您的 IDE 中打开该项目。

目前,storm-tracker 应用程序将仅执行非常简单的“Hello World”。

  1. 创建名为 StormTrackerController 的新类并向其添加 @GetMapping,这将返回 "Hello World" 作为响应。

    完整的类应如下所示:

    @RestController
    @RequestMapping("/api/v1/storms")
    public class StormTrackerController {
    
      @GetMapping
      public ResponseEntity<String> helloWorld(){
       return ResponseEntity.ok("Hello World");
      }
    }
    

    此时最好启动该应用程序并验证一切是否正常运行。如果您不熟悉 Spring Boot,那么端点应位于 http:localhost:8080/api/v1/storms

  2. pom.xml 中,您将添加一个插件来将该应用程序容器化,并将其推送到您刚刚在 IBM Cloud 帐户上设置的容器注册表。

    在 pom.xml 中的 \<build\>\<plugins\> 下,添加以下内容:

    <plugin>
      <groupId>io.fabric8</groupId>
      <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
      <extensions>true</extensions>
      <configuration>
        <images>
          <image>
            <name>us.icr.io/living-on-the-cloud/${project.name}</name>
            <build>
              <from>adoptopenjdk/openjdk8-openj9</from>
              <entryPoint>
                <exec>
                  <arg>java</arg>
                  <arg>-jar</arg>
                  <arg>/${project.build.finalName}.jar</arg>
                </exec>
              </entryPoint>
              <assembly>
                <targetDir>/</targetDir>
                <mode>dir</mode>
                <descriptorRef>artifact</descriptorRef>
              </assembly>
            </build>
          </image>
        </images>
      </configuration>
    </plugin>
    

    让我们快速完成此插件配置的重要部分。

    • \<plugin\>\<configuration\>\<images\>\<image\> 下,您将设置名称以及镜像在容器注册表中的存储位置:

      <name>us.icr.io/living-on-the-cloud/${project.name}</name>

      • us.icr.io 是 IBM Cloud 容器注册表的 API 端点(可能需要进行更改以与您的区域匹配)。
      • living-on-the-cloud 是您之前创建的容器名称空间。
      • ${project.name} 是仓库的名称,该仓库是一个容器仓库,用于存储所有相关镜像;如果您使用的是之前提供的相同值,那么它可以解析为 storm-tracker
    • \<build\> 下,声明应基于哪个镜像来构建 Docker 镜像:

      <from>adoptopenjdk/openjdk8-openj9</from>

      对于基础 Docker 镜像,您使用的是 AdoptOpenJDK OpenJ9 镜像的 Java 8 版本。(了解有关 AdoptOpenJDKOpenJ9 的更多信息。)Eclipse OpenJ9 是可免费使用的开源 JVM 实现,它大约占用 Hotspot 所用内存的 60%。

    • 同样在 \<build\> 下,您将定义 Docker 镜像的入口点,并将项目工件复制到 Docker 镜像中:

       <entryPoint>
         <exec>
           <arg>java</arg>
           <arg>-jar</arg>
           <arg>/${project.build.finalName}.jar</arg>
         </exec>
       </entryPoint>
       <assembly>
         <targetDir>/</targetDir>
         <mode>dir</mode>
         <descriptorRef>artifact</descriptorRef>
       </assembly>
      

    项目工件是在执行 mvn package 时构建的 JAR 文件。

  3. 弄清楚这一切后,执行以下命令来构建项目,将其容器化,然后将其推送到容器注册表:

    mvn package docker:build docker:push

    在构建执行结束时,您会看到以下输出:

    [INFO] DOCKER> Pushed us.icr.io/living-on-the-cloud/storm-tracker in 14 seconds

如果返回到容器注册表主页,那么您会看到它现在存储了一个镜像:

 存储了一个镜像

部署到 Kubernetes

至此,您的 Kubernetes 集群有望完成初始化。要验证是否已完成初始化,请返回到 Dashboard 页面并查看您刚刚创建的集群的状态是否为 Normal

 验证Kubernetes 集群是否已完成初始化

下一部分将会执行相当多的命令。但不用担心,我将介绍每一条命令的用法。

  1. 将 container-service 插件添加到 IBM Cloud CLI,这还将下载并安装 kubectl

    ibmcloud plugin install container-service

    注意: 如果要了解“kubectl”的发音,请观看权威指南(由 Waldo Grundenwald 编写)。

  2. 将 IBM Cloud CLI 设置为您集群所在的区域。在先前的镜像中,区域为 Dallas(它将转换为 us-south)。如果您的集群位于其他区域,那么可以运行命令 ibmcloud regions 来查看所有区域。

    要设置区域,请运行以下命令:

    ibmcloud ks region-set us-south

  3. 下载您集群的配置信息:

    ibmcloud ks cluster-config living-on-the-cloud

    此命令的输出响应应如下所示:

    export KUBECONFIG=/Users/<username>/.bluemix/plugins/container-service/clusters/living-on-the-cloud/kube-config-hou02-living-on-the-cloud.yml

    我们将复制此行并将其粘贴到终端以设置环境变量 KUBECONFIGkubectl 将从中读取值)。

  4. 要验证 kubectl 能否连接到您的集群,请运行以下命令:

    kubectl get nodes

    返回的输出应如下所示:

    NAME            STATUS    ROLES     AGE       VERSION
    10.77.223.210   Ready     <none>    8h        v1.11.7+IKS
    

在正确配置了命令行后,现在可以开始部署并配置 Spring Boot 应用程序。

  1. 部署并运行您之前在集群上创建的镜像:

    kubectl run storm-tracker --image=us.icr.io/living-on-the-cloud/storm-tracker

    此行告知 Kubernetes 运行 --image argument 所定义的名为 storm-tracker 的镜像。

  2. 为了能够从外部 IP 访问您的服务,您需要公开该服务,如下所示:

    kubectl expose deployment storm-tracker --port=8080 --target-port=8080 --name=storm-tracker-service --type=NodePort

    该代码包含许多项,我将为您分解:

    • expose 告知 Kubernetes 使资源公开可用。
    • deployment 是资源类型,在此例中是一个部署。
    • storm-tracker 是要公开的资源的名称。
    • --port=8080 是提供服务的端口。
    • --targetPort=8080 是服务将流量定向到的端口。
  3. 要查找已公开的端口,可以要求 Kubernetes 提供您刚刚创建的 NodePort 的描述:

    kubectl describe service storm-tracker-service

    这会提供以下输出:

    Name:                     storm-tracker-service
    Namespace:                default
    Labels:                   run=storm-tracker
    Annotations:              <none>
    Selector:                 run=storm-tracker
    Type:                     NodePort
    IP:                       XXX.XXX.XXX.XXX
    Port:                     <unset>  8080/TCP
    TargetPort:               8080/TCP
    NodePort:                 <unset>  30299/TCP
    Endpoints:                XXX.XXX.XXX.XXX:8080
    Session Affinity:         None
    External Traffic Policy:  Cluster
    Events:                   <none>
    

    在此示例输出中,公开的端口为 30299

  4. 您还需要获取 Kubernetes 集群的公共 IP:

    ibmcloud ks workers --cluster living-on-the-cloud

    输出应如下所示:

    ID                                                 Public IP         Private IP        Machine Type   State    Status   Zone    Version
    kube-hou02-paeb33817993d9417f9ad8cfad7fcf270e-w1   184.172.XXX.XXX   XXX.XXX.XXX.XXX   free           normal   Ready    hou02   1.11.7_1544
    
  5. 使用来自这些输出的公共 IP 和端口,您应该能够在 <public IP>:<exposed port>/api/v1/storms 中调用您的 Spring Boot 应用程序。

结束语

虽然感觉貌似费了很多功夫才完成此过程,但实际上,将镜像部署到 Kubernetes 非常容易。我演示的许多步骤都是一次性初始设置的一部分。这仍然非常简单,在不到 30 分钟的时间里,您从零开始部署了一个可供全球访问的应用程序!

当然,本指南仅介绍了一小部分的 Kubernetes 功能以及现代应用程序通常期望获得的功能。在学习本系列教程的过程中,您将继续了解要添加到此应用程序的新功能,并学习如何在生产环境中自动完成构建、部署和操作应用程序的许多任务。

请务必查看下一个教程,我将在其中向您展示如何将应用程序连接到云托管的 PostgresSQL 数据库!

可以在我的 GitHub 代码仓库中找到本教程中使用的代码。

本文翻译自:Living on the cloud, Unit 1: Deploy Spring Boot to Kubernetes(2019-05-10)