Kubernetes官方java客戶端之四：內部應用

時間  2021-01-06
標籤 java node git 程序員 github web spring docker shell 數據庫 欄目 Java 简体版
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https://github.com/zq2599/blog_demosjava

內容：全部原創文章分類彙總及配套源碼，涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等；node

概覽

  1. 本文是《Kubernetes官方java客戶端》系列的第四篇，如下提到的java客戶端都是指client-jar.jar；git

  2. 前文《Kubernetes官方java客戶端之三：外部應用》中，我們開發了一個名爲OutsideclusterApplication的SpringBoot應用，該應用並未部署在K8S環境，而是遠程訪問K8S環境內部的API Server，總體結構以下：
    在這裏插入圖片描述程序員

  3. 除了前文中部署在外部的方式，還有一種常見場景：使用java客戶端的應用自身也部署在K8S環境中，以下圖所示，名爲DemoApplication的SpringBoot應用部署在K8S環境內，調用java客戶端庫的API對K8S進行各類操做，總體結構以下：
    在這裏插入圖片描述github

  4. 本文的內容就是開發上圖中名爲DemoApplication的應用，而且部署在K8S環境中進行驗證；web

額外準備

  1. SpringBoot製做成docker鏡像，首選官方推薦的方式，參考《體驗SpringBoot(2.3)應用製做Docker鏡像(官方方案)》、《詳解SpringBoot(2.3)應用製做Docker鏡像(官方方案)》
  2. SpringBoot應用在K8S環境下的探針技術，參考《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：基礎篇》、《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：深刻篇》、《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：實戰篇》

源碼下載

  1. 若是您不想編碼，能夠在GitHub下載全部源碼，地址和連接信息以下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：
名稱 連接 備註
項目主頁 https://github.com/zq2599/blog_demos 該項目在GitHub上的主頁
git倉庫地址(https) https://github.com/zq2599/blog_demos.git 該項目源碼的倉庫地址，https協議
git倉庫地址(ssh) git@github.com:zq2599/blog_demos.git 該項目源碼的倉庫地址，ssh協議
  1. 這個git項目中有多個文件夾，本章的應用在kubernetesclient文件夾下，以下圖紅框所示：
    在這裏插入圖片描述

開發K8S環境內的應用：DemoApplication

  1. 打開《Kubernetes官方java客戶端：準備》中建立的的kubernetesclient工程，在裏面建立子工程，名爲helloworld，這是個SpringBoot工程，pom.xml內容以下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <parent>
        <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
        <artifactId>kubernetesclient</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        <relativePath>../pom.xml</relativePath>
    </parent>

    <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
    <artifactId>helloworld</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>helloworld</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <packaging>jar</packaging>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>io.kubernetes</groupId>
            <artifactId>client-java</artifactId>
        </dependency>

    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>2.3.0.RELEASE</version>
                <!--該配置會在jar中增長layer描述文件，以及提取layer的工具-->
                <configuration>
                    <layers>
                        <enabled>true</enabled>
                    </layers>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>
  1. 編寫java代碼，建立DemoApplication.java，這裏爲了簡單起見，將引導類和web controller的代碼都寫在DemoApplication類中：
package com.bolingcavalry.demo;

import com.google.gson.Gson;
import io.kubernetes.client.openapi.ApiClient;
import io.kubernetes.client.openapi.Configuration;
import io.kubernetes.client.openapi.apis.CoreV1Api;
import io.kubernetes.client.openapi.models.V1PodList;
import io.kubernetes.client.util.Config;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

@SpringBootApplication
@RestController
@Slf4j
public class DemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }

    @RequestMapping(value = "/hello")
    public List<String> hello() throws Exception {
        ApiClient client = Config.defaultClient();
        Configuration.setDefaultApiClient(client);

        CoreV1Api api = new CoreV1Api();

        // 調用客戶端API取得全部pod信息
        V1PodList v1PodList = api.listPodForAllNamespaces(null, null, null, null, null, null, null, null, null);

        // 使用Gson將集合對象序列化成JSON，在日誌中打印出來
        log.info("pod info \n{}", new Gson().toJson(v1PodList));

        return v1PodList
                .getItems()
                .stream()
                .map(value ->
                        value.getMetadata().getNamespace()
                        + ":"
                        + value.getMetadata().getName())
                .collect(Collectors.toList());
    }
}
  1. 還記得《Kubernetes官方java客戶端之二：序列化和反序列化問題》提到的序列化問題嗎？上述代碼中，log.info那段代碼裏對V1PodList執行序列化的是Gson，而且hello方法返回的也不是V1PodList實例，而是新作的一個List實例，這樣作是由於jackson對V1PodList作序列化會致使異常，這裏要避免jackson參與序列化操做；
  2. 應用的代碼已經寫完，接下來是鏡像製做用到的Dockerfile文件，該文件和剛纔建立的pom.xml文件在同一個目錄下(即子工程helloworld的文件夾下)，Dockerfile文件內容以下：
# 指定基礎鏡像，這是分階段構建的前期階段
FROM openjdk:8u212-jdk-stretch as builder
# 執行工做目錄
WORKDIR application
# 配置參數
ARG JAR_FILE=target/*.jar
# 將編譯構建獲得的jar文件複製到鏡像空間中
COPY ${JAR_FILE} application.jar
# 經過工具spring-boot-jarmode-layertools從application.jar中提取拆分後的構建結果
RUN java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract

# 正式構建鏡像
FROM openjdk:8u212-jdk-stretch
WORKDIR application
# 前一階段從jar中提取除了多個文件，這裏分別執行COPY命令複製到鏡像空間中，每次COPY都是一個layer
COPY --from=builder application/dependencies/ ./
COPY --from=builder application/spring-boot-loader/ ./
COPY --from=builder application/snapshot-dependencies/ ./
COPY --from=builder application/application/ ./
ENTRYPOINT ["java", "org.springframework.boot.loader.JarLauncher"]
  1. 在子工程pom.xml文件所在目錄執行如下命令完成編譯構建：
mvn clean package -U -DskipTests
  1. 接下來要製做鏡像文件了，請確保當前電腦已經安裝並運行了docker，另外構建docker鏡像的操做我僅在macOS和Linux操做系統下執行成功，在Windows環境可否成功請自行嘗試；
  2. 在Dockerfile所在目錄執行如下命令便可建立docker鏡像文件：
docker build -t 192.168.50.43:5888/common/helloworld:1.0-SNAPSHOT .

  1. 上述命令執行成功後，鏡像文件還只是在本機的docker倉庫中，請放置到K8S環境能夠訪問的地方，我這裏是在內網部署了鏡像倉庫Harbor，執行如下命令便可從本地倉庫推送到Harbor(可能須要先登陸，與Harbor的設置有關)：
    在這裏插入圖片描述spring

  2. 鏡像準備完成，接下來就是在K8S環境部署了，在K8S環境建立名爲helloworld.yaml的文件，內容以下，可見deployment和service都配置好了，另外請注意serviceAccountName屬性的值爲kubernates-client-service-account，此serviceAccountName是在《Kubernetes官方java客戶端之一：準備》一文中建立好的RBAC資源，令我們開發的helloworld應用有權限請求API Server：docker

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: helloworld
  namespace : kubernetesclient
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080
      nodePort: 30100
  selector:
    name: helloworld
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  namespace : kubernetesclient
  name: helloworld
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        name: helloworld
    spec:
      serviceAccountName: kubernates-client-service-account
      containers:
        - name: helloworld
          image: 192.168.50.43:5888/common/helloworld:1.0-SNAPSHOT
          tty: true
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /actuator/health/liveness
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 5
            failureThreshold: 10
            timeoutSeconds: 10
            periodSeconds: 5
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /actuator/health/readiness
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 5
            timeoutSeconds: 10
            periodSeconds: 5
          ports:
            - containerPort: 8080
          resources:
            requests:
              memory: "512Mi"
              cpu: "100m"
            limits:
              memory: "1Gi"
              cpu: "1000m"

  1. helloworld.yaml所在目錄執行命令：kubectl apply -f helloworld.yaml
    在這裏插入圖片描述shell

  2. 我這邊，上圖中的Pod所在宿主機IP地址是192.168.50.135，所以用瀏覽器訪問http://192.168.50.135:30100/hello，以下圖，可見當前K8S環境下全部Pod名稱都返回了：
    在這裏插入圖片描述數據庫

至此，SpringBoot應用經過K8S官方java客戶端，成功獲取了自身所在K8S環境的信息，經過前文和本章，我們對K8S官方java客戶端已經有了基本的認識，接下來的實戰會開啓這個客戶端更豐富的能力；

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