SpringCloud微服务容器化迁移

从运维角度看微服务

单体应用VS 微服务

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移
详情参考: https://blog.csdn.net/qinaye/article/details/82840625

单体应用的优缺点

  • 优点

    便于共享:单个归档文件包含所有功能,便于在团队之间以及不同的部署阶段之间共享。
    易于测试:单体应用一旦部署,所有的服务或特性就都可以使用了,这简化了测试过程,因为没有额外的依赖,每项测试都可以在部署完成后立刻开始。
    易于部署:只需将单个归档文件复制到单个目录下。

  • 缺点

    复杂性高:由于是单个归档文件,所以整个项目文件包含的模块非常多,导致模块的边界模糊、依赖关系不清晰、代码的质量参差不齐,混乱的堆在一起,使得整个项目非常复杂。以致每次修改代码,都非常小心,可能添加一个简单的功能,或者修改一个Bug都会带来隐藏的缺陷。
    技术债务:随着时间的推移、需求的变更和技术人员的更替,会逐渐形成应用程序的技术债务,并且越积越多。
    扩展能力受限:单体应用只能作为一个整体进行扩展,无法根据业务模块的需要进行伸缩。
    阻碍技术创新:对于单体应用来说,技术是在开发之前经过慎重评估后选定的,每个团队成员都必须使用相同的开发语言、持久化存储及消息系统。

微服务架构的优缺点

  • 优点

    易于开发和维护:一个微服务只会关注一个特定的业务功能,所以业务清晰、代码量较少。开发和维护单个微服务相对简单。
    单个微服务启动较快
    局部修改容易部署:单体应用只要有修改,就得重新部署整个应用。微服务解决了这样的问题。一般来说,对某个微服务进行修改,只需要重新部署这个服务即可。
    技术栈不受限制:在微服务架构中,可以结合项目业务及团队的特点,合理的选择技术栈。
    按需伸缩:可根据需求,实现细粒度的扩展。

  • 缺点

    运维要求高:更多的服务意味着要投入更多的运维。
    分布式固有的复杂性:使用微服务构建的是分布式系统。对于一个分布式系统,系统容错、网络延迟、分布式事务等都会带来巨大的问题。
    接口调整成本高:微服务之间通过接口进行通信。如果修改某一个微服务的API,可能所有用到这个接口的微服务都需要进行调整。

微服务的特点

服务组件化

每个服务独立开发、部署,有效避免一个服务的修改引起整个系统重新部署。

技术栈灵活

约定通信方式,使得服务本身功能实现对技术要求不再那么敏感。

独立部署

每个微服务独立部署,加快部署速度,方便扩展。

扩展性强

每个微服务可以部署多个,并且有负载均衡能力。

独立数据

每个微服务有独立的基本组件,例如数据库、缓存等。

java微服务框架

SpringBoot: 快速开发微服务的框架

SpringCloud: 基于springBoot实现的一套微服务解决方案

Dubbo: 阿里巴巴开源的微服务框架

在k8s平台部署微服务需要考虑的问题

微服务架构图

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

对微服务架构的理解

微服务间如何通信?REST API,RPC,MQ
微服务如何发现彼此?注册中心
组件之间怎么个调用关系? • 哪个服务作为整个网站入口?前后端分离
哪些微服务需要对外访问?前端和微服务网关
微服务怎么部署?更新?扩容?
区分有状态应用与无状态应用

为什么要用注册中心

  • 微服务太多面临的问题:
    • 怎么记录一个微服务多个副本接口地址?
    • 怎么实现一个微服务多个副本负载均衡?
    • 怎么判断一个微服务副本是否可用?
    • 主流注册中心:Eureka,Nacos,Consul

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容器交付流程

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

在K8s部署项目流程

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

容器化微服务项目

具体步骤:
第一步:熟悉Spring Cloud微服务项目
第二步:源代码编译构建
第三步:构建项目镜像并推送到镜像仓库
第四步:K8s服务编排
第五步:在K8s中部署Eureka集群(注册中心)和MySQL数据库
第六步:部署微服务网关服务
第七步:部署微服务业务程序
第八步:部署微服务前端
第九步:微服务对外发布
第十步:微服务升级与扩容

熟悉Spring Cloud微服务项目

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移
https://github.com/lizhenliang/simple-microservice

代码分支说明:

• dev1 交付代码

• dev2 增加Dockerfile

• dev3 增加K8S资源编排

• dev4 增加微服务链路监控

• master 最终上线

源代码编译构建

  • 下载 microservic-code.zip 这个代码包,并解压出dev1分支
$ unzip simple-microservice-dev1.zip && cd simple-microservice-dev1 
  • 安装java和maven环境

aliyun maven: https://maven.aliyun.com/mvn/guide

$ yum install java-1.8.0-openjdk maven
$ vim /etc/maven/settings.xml
  <mirrors>
     <mirror>
        <id>aliyunmaven</id>
        <mirrorOf>*</mirrorOf>
        <name>阿里云公共仓库</name>
        <url>https://maven.aliyun.com/repository/public</url>
    </mirror>
  </mirrors>
$ mvn clean package -Dmaven.test.skip=true    #编译
  • 构建jdk基础环境(选用)

需要下载好

$ vim Dockerfile
FROM alpine:latest
LABEL maintainer="122725501@qq.com"

ADD jdk-8u261-linux-x64.tar.gz /usr/local/
RUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories &&\
    ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime && \
    apk update && apk upgrade && apk --no-cache add ca-certificates && \
    wget -q -O /etc/apk/keys/sgerrand.rsa.pub https://alpine-pkgs.sgerrand.com/sgerrand.rsa.pub && \
    wget https://github.com/sgerrand/alpine-pkg-glibc/releases/download/2.30-r0/glibc-2.30-r0.apk && \
    apk add glibc-2.30-r0.apk && \
    rm -rf *.apk && \
    rm -rf /var/cache/apk/*
# 设置JAVA变量环境
ENV JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_261
ENV CLASSPATH=$JAVA_HOME/bin
ENV PATH=.:$JAVA_HOME/bin:$PATH
CMD ["java","-version"]
# 指定工作空间
WORKDIR /opt

$ docker build -t jdk-alpine:latest . 

构建项目镜像并推送到镜像仓库

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

  • 下载 microservic-code.zip 这个代码包,并解压出dev2分支
$ unzip simple-microservice-dev2.zip && cd simple-microservice-dev2
$ mvn clean package -Dmaven.test.skip=true         #编译
  • 对gateway 制作镜像
$ cd simple-microservice-dev2/gateway-service/
$ vim Dockerfile
FROM java:8-jdk-alpine
LABEL maintainer 122725501@qq.com
RUN  sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories &&\
     apk add -U tzdata && \
     rm -rf /var/cache/apk/* &&\
     ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
COPY ./target/gateway-service.jar ./
EXPOSE 9999
CMD java -jar /gateway-service.jar
$ docker build -t gateway .      #构建镜像
  • 将镜像推送到harbor仓库

本人之前部署的harbor: 192.168.56.18 hub.cropy.cn

$ docker login hub.cropy.cn
$ docker tag gateway:latest hub.cropy.cn/demo/gateway:latest

K8s服务编排

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

在K8s中部署Eureka集群(注册中心)和MySQL数据库

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

StatefulSet+Headless DNS名称格式:

<statefulsetName-index>.<service-name> .<namespace

name>.svc.cluster.local

Eureka集群节点Pod名称:

http://eureka-0.eureka.ms.svc.cluster.local

http://eureka-1.eureka.ms.svc.cluster.local

http://eureka-2.eureka.ms.svc.cluster.loc

  1. 制作镜像并推送到harbor
$ unzip simple-microservice-dev3.zip && cd simple-microservice-dev3
$ mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
$ cd eureka-service && vim Dockerfile
FROM java:8-jdk-alpine
LABEL maintainer 122725501@qq.com
RUN  sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories &&\
     apk add -U tzdata && \
     ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime &&\
     rm -rf /var/cache/apk/*
COPY ./target/eureka-service.jar ./
EXPOSE 8888
CMD java -jar -Deureka.instance.hostname=${MY_POD_NAME}.eureka.ms /eureka-service.jar
$ docker build -t eureka-service .
$ docker tag eureka-service hub.cropy.cn/demo/eureka-service
$ docker push hub.cropy.cn/demo/eureka-service
  1. 制作k8s yaml文件
$ vim eurake-server.yaml
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: eureka
  namespace: ms
spec:
  rules:
    - host: eureka.ctnrs.com
      http:
        paths:
        - path: /
          backend:
            serviceName: eureka
            servicePort: 8888
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: eureka
  namespace: ms
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - port: 8888
    name: eureka
  selector:
    project: ms
    app: eureka

---

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: eureka
  namespace: ms
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      project: ms
      app: eureka
  serviceName: "eureka"
  template:
    metadata:
      labels:
        project: ms
        app: eureka
    spec:
      imagePullSecrets:
      - name: registry-pull-secret
      containers:
      - name: eureka
      containers:
      - name: eureka
        image: hub.cropy.cn/demo/eureka-service
        ports:
          - protocol: TCP
            containerPort: 8888
        env:
          - name: MY_POD_NAME
            valueFrom:
              fieldRef:
                fieldPath: metadata.name
        resources:
          requests:
            cpu: 0.5
            memory: 256Mi
          limits:
            cpu: 1
            memory: 1Gi
        readinessProbe:
          tcpSocket:
            port: 8888
          initialDelaySeconds: 60
          periodSeconds: 10
        livenessProbe:
          tcpSocket:
            port: 8888
          initialDelaySeconds: 60
          periodSeconds: 10
  1. 准备namespace和harbor secret
$ kubectl create namespace ms 
$ kubectl create secret docker-registry registry-pull-secret --docker-server=hub.cropy.cn --docker-username=admin --docker-password=Harbor12345 -n ms
  1. 构建eurake-service
$ kubectl apply -f eureka.yaml
$ kubectl get pod -n ms
$ kubectl get svc -n ms
$ kubectl get statefulset -n ms
$ kubectl get ingress -n ms
$ kubectl get ep -n ms  
  1. 测试eurake
$ kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide               
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ingress-controller-766fb9f77-dlf5j   1/1     Running   16         20d   192.168.56.13   k8s-node2   <none>           <none>
$ kubectl get ingress -n ms
NAME     CLASS    HOSTS              ADDRESS   PORTS   AGE
eureka   <none>   eureka.ctnrs.com             80      17m

绑定192.168.56.13 eureka.ctnrs.com 到宿主机hosts文件

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

6 . 基础mysql数据库创建

$ helm install java-demo-db --set persistence.storageClass="managed-nfs-storage" azure/mysql 
$ kubectl get secret --namespace default java-demo-db-mysql -o jsonpath="{.data.mysql-root-password}" | base64 --decode; echo
RRGynGS53N
mysql -h java-demo-db-mysql -pRRGynGS53N    # 获取访问方式

$ kubectl get svc

部署微服务业务程序

  1. 构建镜像(部署业务程序(product、stock、order)
$ cd simple-microservice-dev3 && mvn clean package -Dmaven.test.skip=true && cd product-service/
vim Dockerfile 
FROM java:8-jdk-alpine
LABEL maintainer 122725501@qq.com
RUN  sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories &&\
     apk add -U tzdata && \
     rm -rf /var/cache/apk/* && \
     ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
COPY ./target/product-service-biz.jar ./
EXPOSE 8010
CMD java -jar /product-service-biz.jar
  1. 修改数据库和注册中心的连接配置(一定要配置上default ns 下的mysql svc)
主要在src/main/resources/application-fat.yml 配置文件中

1. msyql: order-service-biz,product-service-biz, stock-service-biz  (**一定要配置上default ns 下的mysql svc**)
    url: jdbc:mysql://java-demo-db-mysql.default:3306/tb_order?characterEncoding=utf-8
    username: root
    password: RRGynGS53N

2. eurake
   defaultZone: http://eureka-0.eureka.ms:8888/eureka,http://eureka-1.eureka.ms:8888/eureka,http://eureka-2.eureka.ms:8888/eureka
  1. 数据库数据导入
 $ cd simple-microservice-dev3/db
 $ kubectl run mysql-client -it --image=mysql:5.7 -- bash  
 $ root@mysql-client:/# mysql -h java-demo-db-mysql -pRRGynGS53N    # 测试登陆数据库(如不能登陆,请检查网络)
 ### 另起终端,准备导入数据
 $ cd simple-microservice-dev3/db
 $ kubectl cp order.sql mysql-client:/opt/
 $ kubectl cp product.sql mysql-client:/opt/
 $ kubectl cp stock.sql mysql-client:/opt/  
 ### 回到登陆远程数据库的终端
 mysql> source /opt/order.sql;
 mysql> source /opt/stock.sql;
 source /opt/product.sql;
  1. 重新构建镜像(脚本类的内容请联系QQ: 122725501 获取)
$ cd microservic-code/simple-microservice-dev3
$ cd k8s && ls
docker_build.sh  eureka.yaml  gateway.yaml  order.yaml  portal.yaml  product.yaml  stock.yaml
$ vim docker_build.sh     #自动构建脚本
#!/bin/bash

docker_registry=hub.cropy.cn
kubectl create secret docker-registry registry-pull-secret --docker-server=$docker_registry --docker-username=admin --docker-password=Harbor12345 --docker-email=admin@122725501.com -n ms

service_list="eureka-service gateway-service order-service product-service stock-service portal-service"
service_list=${1:-${service_list}}
work_dir=$(dirname $PWD)
current_dir=$PWD

cd $work_dir
mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

for service in $service_list; do
   cd $work_dir/$service
   if ls |grep biz &>/dev/null; then
      cd ${service}-biz
   fi
   service=${service%-*}
   image_name=$docker_registry/microservice/${service}:$(date +%F-%H-%M-%S)
   docker build -t ${image_name} .
   docker push ${image_name}
   sed -i -r "s#(image: )(.*)#\1$image_name#" ${current_dir}/${service}.yaml
   kubectl apply -f ${current_dir}/${service}.yaml
done

$ ./docker_build.sh     # 自动构建并上传镜像,同时启动服务
$ kubectl get pod -n ms   # 查看构建之后的pod是否正常

微服务对外发布

$ kubectl get ingress -n ms 
NAME      CLASS    HOSTS               ADDRESS   PORTS   AGE
eureka    <none>   eureka.ctnrs.com              80      21m
gateway   <none>   gateway.ctnrs.com             80      16m
portal    <none>   portal.ctnrs.com              80      15m

绑定上述域名到192.168.56.13 的hosts 解析文件,即可访问

微服务升级与扩容

微服务升级:对要升级的微服务进行上述步骤打包镜像:版本,替代运行的镜像

微服务扩容:对Pod扩容副本数

生产环境踩坑经验分享

限制了容器资源,还经常被杀死

java不能自动发现docker设置的堆内存,这将会导致

JVM资源不稳定,超出limits限制,k8s会杀掉该容器!

解决办法:

• 手动指定JVM堆内存大小

• 配置JVM自动识别(1.9版本+才支持)-

XX:+UnlockExperimentalVMOptions -

XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

滚动更新之健康检查的重要性

滚动更新是默认发布策略,当配置健康检查时,滚动更新会根据Probe状态来决定是否继续更新以及是否允许接入流量,这样在整个滚动更新过程中可抱歉始终会有可用的Pod存在,达到平滑升级。

kubernetes(二十)SpringCloud微服务容器化迁移

滚动更新之流量丢失

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滚动更新触发,Pod在删除过程中,有些节点kube-proxy还没来得及同步iptables规则,从而部分流量请求到Terminating的Pod上,导致请求出错。

解决办法:配置preStop回调,在容器终止前优雅暂停5秒,给kube-proxy多预留一点时间