从传统应用到云原生部署

将传统的 Spring Boot 应用程序迁移到 Kubernetes，结合 Docker、Helm 和 Operator 实现自动化管理。

一、传统应用的容器化

背景：

假设我们有一个 Spring Boot 应用，使用 MySQL 作为数据库，部署在传统的虚拟机环境中。

目标：

将应用容器化。
在 Kubernetes 中实现可扩展性和高可用性。

一：为应用构建 Docker 镜像

1. 编写 Dockerfile：

FROM openjdk:11-jdk-slim
WORKDIR /app
COPY target/my-app.jar my-app.jar
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "my-app.jar"]

2. 构建镜像：

mvn clean package
docker build -t my-repo/spring-boot-app:1.0 .

3. 推送镜像：

docker push my-repo/spring-boot-app:1.0

步骤 2：编写 Kubernetes YAML 文件

1. Deployment 和 Service：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: spring-boot-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: spring-boot-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: spring-boot-app
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: my-repo/spring-boot-app:1.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
        - name: SPRING_DATASOURCE_URL
          value: jdbc:mysql://mysql-service:3306/mydb
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: spring-boot-service
spec:
  selector:
    app: spring-boot-app
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080
  type: ClusterIP

2. mysql 配置

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        ports:
        - containerPort: 3306
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: rootpassword
        - name: MYSQL_DATABASE
          value: mydb
        - name: MYSQL_USER
          value: user
        - name: MYSQL_PASSWORD
          value: password
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-service
spec:
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 3306
    targetPort: 3306
  type: ClusterIP

步骤 3：使用 Helm 简化部署

1. 创建 Helm Chart： 目录结构：

my-chart/
├── Chart.yaml
├── values.yaml
├── templates/
│   ├── deployment.yaml
│   ├── service.yaml

2. 编写 values.yaml：

replicaCount: 3
image:
  repository: my-repo/spring-boot-app
  tag: 1.0
mysql:
  host: mysql-service
  port: 3306
  database: mydb
  user: user
  password: password

3. 部署应用

helm install my-app ./my-chart

二. 使用 Operator 实现自动化管理

1. 开发自定义 Operator：

使用 Operator SDK 定义 CRD 和控制器逻辑，自动管理 Spring Boot 和 MySQL 的关系。例如：

• 动态调整副本数。
• 检测数据库连接并重启应用。

2. 部署 Operator：

构建并部署到 Kubernetes 集群：

make docker-build docker-push IMG=my-repo/spring-boot-operator:v1
make deploy IMG=my-repo/spring-boot-operator:v1

三. 增强安全性与高可用性

1. 安全性：

• 使用 Kubernetes Secrets 存储数据库密码。
• 配置 Pod 安全上下文：

 securityContext:
  runAsUser: 1000
  runAsGroup: 3000
  fsGroup: 2000

2.高可用性：

• 在不同的节点上分布副本：

affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchLabels:
          app: spring-boot-app
      topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

• 配置 Horizontal Pod Autoscaler (HPA)：

kubectl autoscale deployment spring-boot-app --cpu-percent=50 --min=3 --max=10

四. 日志与监控

1. 日志管理：

将日志输出到 Fluentd 或 ELK Stack：

volumeMounts:
- name: log-volume
  mountPath: /var/log/app

2. 监控：

使用 Prometheus 和 Grafana 监控资源使用和应用状态。

总结：通过该案例，我们完成了从传统应用到云原生部署的全流程，将 Docker、Helm 和 Operator 技术整合，构建了高效、可靠的 Kubernetes 部署体系。