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1. 概述

在上一篇文章中，我們對 Kubernetes 進行了理論介紹。

在本教程中，我們將討論如何在本地 Kubernetes 環境（也稱為 Minikube）上部署 Spring Boot 應用程序。

作為本文的一部分，我們將：

• 在我們的本地機器上安裝 Minikube
• 開發一個由兩個 Spring Boot 服務組成的示例應用程序
• 使用 Minikube 在一個單節點集羣上設置應用程序
• 使用配置文件部署應用程序

2. 安裝 MinikubeMinikube 的安裝基本上包括三個步驟：安裝一個 Hypervisor（如 VirtualBox）、CLI kubectl，以及 Minikube 本身。

官方文檔提供了每個步驟的詳細説明，並針對所有流行的操作系統。

完成安裝後，我們可以啓動 Minikube，將 VirtualBox 設置為 Hypervisor，並配置 kubectl 以與名為 minikube 的集羣進行通信。

$> minikube start
$> minikube config set vm-driver virtualbox
$> kubectl config use-context minikube

之後，我們可以驗證 kubectl 與我們的集羣正確通信：

$> kubectl cluster-info

輸出應該如下所示：

Kubernetes master is running at https://192.168.99.100:8443
To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

目前階段，我們將保持響應中的 IP 地址不變（在本例中為 192.168.99.100）。稍後我們會將其稱為 NodeIP，以便從集羣外部調用資源，例如從我們的瀏覽器中調用。

最後，我們可以檢查集羣的狀態。

$> minikube dashboard

此命令會在我們的默認瀏覽器中打開站點，從而提供有關集羣狀態的全面概述。

4. 演示應用程序

由於我們的集羣已運行並準備好部署，因此我們需要一個演示應用程序。

為此，我們將創建一個簡單的“Hello world”應用程序，該應用程序由兩個 Spring Boot 服務組成，我們將其分別稱為 frontend 和 backend。

後端提供了一個 REST 端點，位於 8080 端口，返回一個 String，其中包含其主機名。前端位於 8081 端口，它將簡單地調用後端端點並返回其響應。

之後，我們需要為每個應用程序構建 Docker 鏡像。所有用於構建所需的必要文件也已提供 在 GitHub 上。

有關如何構建 Docker 鏡像的詳細説明，請參閲 Dockerizing a Spring Boot Application。

我們必須確保在此過程中，在 Minikube 集羣的 Docker 主機上觸發構建過程，否則 Minikube 將無法在部署期間找到這些鏡像。 此外，主機上的工作空間必須掛載到 Minikube VM 中：

$> minikube ssh
$> cd /c/workspace/tutorials/spring-cloud/spring-cloud-kubernetes/demo-backend
$> docker build --file=Dockerfile \
  --tag=demo-backend:latest --rm=true .

之後，我們可以註銷 Minikube VM，後續所有步驟將在我們的主機上使用 kubectl 和 minikube 命令行工具執行。

5. 使用命令式方式進行簡單的部署

第一步，我們將為我們的 demo-backend 應用創建一個部署，該部署只包含一個 Pod。基於此，我們將討論一些命令，以便驗證部署，檢查日誌並最終清理它。

5.1. 創建部署

我們將使用 kubectl，並將所有必需的命令作為參數傳遞：

$> kubectl run demo-backend --image=demo-backend:latest \
  --port=8080 --image-pull-policy Never

如我們所見，我們創建了一個名為 demo-backend 的 Deployment，該 Deployment 是從另一個名為 demo-backend 的鏡像創建的，版本為 latest。

通過使用 –port 標誌，我們指定 Deployment 為其 Pods（因為我們的 demo-backend 應用監聽端口 8080）打開端口 8080。

標誌 –image-pull-policy Never 確保 Minikube 不會嘗試從鏡像註冊表中拉取鏡像，而是從本地 Docker 主機上獲取鏡像。

5.2. 驗證部署

現在，我們可以檢查部署是否成功：

$> kubectl get deployments

輸出結果如下:

NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
demo-backend   1         1         1            1           19s

要查看應用程序日誌，我們首先需要 Pod ID：

$> kubectl get pods
$> kubectl logs <pod id>

5.3. 創建部署服務

為了使我們後端應用程序的 REST 端點可用，我們需要創建一個服務：

$> kubectl expose deployment demo-backend --type=NodePort

–type=NodePort 使服務對外暴露，可通過<NodeIP>[:<NodePort>] 訪問，即服務會將接收到的所有請求（在<NodePort> 端口上）映射到其分配的 Pod 的 8080 端口。

我們使用 expose 命令，因此NodePort 將由集羣自動設置（這是一種技術限制），默認範圍為 30000-32767。要獲取我們選擇的端口，我們可以使用配置文件，如在下一部分所述。

我們可以驗證服務是否已成功創建：

$> kubectl get services

輸出結果如下:

NAME           TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
demo-backend   NodePort    10.106.11.133   <none>        8080:30117/TCP   11m

如我們所見，我們有一個名為 demo-backend 的服務，類型為 NodePort，其 IP 地址為集羣內部 IP 地址 10.106.11.133。

我們需要仔細查看 PORT(S) 列：因為部署中定義了端口 8080，該服務會將流量轉發到該端口。但是，如果我們想從瀏覽器中調用 demo-backend，則必須使用端口 30117，該端口可從集羣外部訪問。

5.4. 調用服務

現在，我們可以首次調用我們的後端服務：

$> minikube service demo-backend

此命令將啓動我們的默認瀏覽器，並打開

5.5. 清理服務和部署

隨後，我們可以刪除服務和部署：

$> kubectl delete service demo-backend
$> kubectl delete deployment demo-backend

6. 使用配置文件的複雜部署

對於更復雜的設置，使用配置文件的選擇優於通過命令行參數傳遞所有參數。

配置文件的使用是記錄部署過程的有效方式，並且可以進行版本控制。

6.1. 後端應用服務定義

讓我們使用配置文件來重新定義我們的服務：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: demo-backend
spec:
  selector:
    app: demo-backend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
  type: ClusterIP

我們創建了一個名為 demo-backend 的 Service，通過 metadata: name 字段進行標識。

它監聽 TCP 端口 8080，在任何帶有 app=demo-backend 標籤的 Pod 上。

最後，type: ClusterIP 表明它僅在集羣內部可用（因為我們這次想從我們的 demo-frontend 應用調用端點，而不是像之前的示例那樣直接從瀏覽器訪問）。

6.2 後端應用程序部署定義

接下來，我們可以定義實際的部署：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-backend
spec:
  selector:
      matchLabels:
        app: demo-backend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo-backend
    spec:
      containers:
        - name: demo-backend
          image: demo-backend:latest
          imagePullPolicy: Never
          ports:
            - containerPort: 8080

我們創建了一個名為 demo-backend 的部署，通過 metadata: name 字段進行標識。

spec: selector 字段定義了 Deployment 如何找到要管理的 Pod。 在本例中，我們僅通過 Pod 模板中定義的標籤進行選擇 (app: demo-backend)。

我們希望有三個副本 Pod，並通過 replicas 字段進行指示。

模板字段定義了實際的 Pod：

• Pod 標籤為 app: demo-backend
• template: spec field indicates that each Pod replication runs one container, demo-backend, with version latest">。
• Pod 開放 8080 端口

6.3 後端應用程序部署

現在我們可以觸發部署：

$> kubectl create -f backend-deployment.yaml

讓我們驗證部署是否成功：

$> kubectl get deployments

輸出結果如下所示：

NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
demo-backend   3         3         3            3           25s

我們還可以檢查該服務是否可用：

$> kubectl get services

輸出結果如下:

NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
demo-backend    ClusterIP   10.102.17.114   <none>        8080/TCP         30s

如我們所見，該服務類型為 ClusterIP，它不提供 30000-32767 範圍內的任何外部端口，與我們在第 5 節之前的示例不同。

6.4 前端應用部署與服務定義

隨後，我們可以定義前端的服務和部署：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: demo-frontend
spec:
  selector:
    app: demo-frontend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8081
    nodePort: 30001
  type: NodePort
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-frontend
spec:
  selector:
      matchLabels:
        app: demo-frontend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo-frontend
    spec:
      containers:
        - name: demo-frontend
          image: demo-frontend:latest
          imagePullPolicy: Never
          ports:
            - containerPort: 8081

前端和後端幾乎完全相同，唯一的區別在於服務規範。

對於前端，我們定義類型為NodePort（因為我們希望使前端對外暴露，不受集羣影響）。後端只需要在集羣內部可訪問，因此類型為ClusterIP。

正如之前所説，我們還手動指定NodePort，使用nodePort字段。

$> kubectl create -f frontend-deployment.yaml

$> kubectl get deployments
$> kubectl get services

<p>在那之後，我們終於可以調用前端應用程序的 REST 端點：</p>

$> minikube service demo-frontend

$> kubectl delete service demo-frontend
$> kubectl delete deployment demo-frontend
$> kubectl delete service demo-backend
$> kubectl delete deployment demo-backend