微服务架构在Kubernetes上的实现

美的让人心动

发布于 2019-07-18 16:49:52

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发布于 2019-07-18 16:49:52

文章被收录于专栏：Java架构Java架构

我们讨论了最近的微服务趋势，以及伴随微服务架构可能出现的一些复杂问题。在接下来的几周内，我们将深入探讨这个问题。我们将探讨不同设计选择中固有的权衡，以及可以采取哪些措施来缓解这些问题。

然而，在深入之前，我认为花一点时间来了解当今微服务中的最新技术状态是有意义的。我们首先回顾一下领先的容器管理和服务编排框架Kubernetes。如今，Kubernetes和微服务几乎是同义词，所以最好彻底了解它们是如何组合在一起的。

Kubernetes

与微服务本身非常相似，容器近年来已成为现代可扩展架构中不可或缺的一部分。与微服务一样，容器已经流行起来，因为它们为开发过程提供了真正的好处：它们可靠，易于扩展，并提供了一个很好的抽象，隔离了Web服务的核心组件。

特别是，一种容器化技术已远远超过其他技术。这是正确的，我们的微服务之旅的下一站是看看Kubernetes和Docker，它是现代微服务设施的主力。简单地说，Kubernetes是现代基于容器的DevOps和微服务以及容器携手并进的黄金标准。

随着容器化技术的兴起，有几种竞争技术可用于管理大型Docker部署和基于容器的服务。你可能还记得其中一些退役的解决方案：Docker Swarm，Apache Mesos，OpenStack Magnum等。然而，现在Kubernetes已经淘汰了竞争对手。它是唯一的AWS，Azure，Google Cloud原生自带，同时RedHat和Pivotal等许多私有云供应商也提供的容器化解决方案。

Kubernetes能够如此迅速地获得如此多的优势，根因在于它能够将配置与编排分开。这种复杂程度应该不足为奇，因为Kubernetes来自谷歌的内部项目Borg，它是谷歌在分布式系统上的数十年经验总结。使用Kubernetes，你可以指定服务的外观，实例数，冗余类型，服务所在位置。然后，该工具自动计算从现状到创建该服务需要进行哪些更改。可以把它想象成SQL，你没有指定数据库如何添加或转换每个行。你可以指定数据的外观，数据库会指出如何实现数据。 Kubernetes也是一样的。

Kubernetes特点

Kubernetes提供的是将容器视为服务定义的能力。Kubernetes可以处理纯容器。即使你想在不进入微服务领域的情况下只部署容器，Kubernetes在管理和部署方面也能为你提供很多帮助。你在群集中的服务器上安装Kubernetes软件，Kubernetes主进程将自动部署你的软件。

除了基本的容器外，Kubernetes还可以使用它所称的Pod。 Pod是由一个或多个服务组成的单独定义。 Pod可以包含从单独运行的单个服务器到完整的多容器服务，例如数据库容器与键值存储和一个包含在一起的http服务器相结合。 Pod是Kubernetes的基本构建块。

最后一个元素是服务。在Kubernetes中，服务就像是将Pod组合到应用程序中的配方。虽然Pod是具有生命周期的具体部署，但服务更抽象。它描述了一个单独的组件，如后端或数据库。

结合所有这些能力的是Kubernetes命令行工具kubectl。虽然Kubernetes提供的抽象很棒，但命令行工具非常强大，允许你使用kubectl命令描述对架构的复杂更改。总而言之，kubectl CLI工具包含近50种不同的命令，用于处理在修改基于容器的微服务部署过程中出现的所有情况（你总会出现出错的时候）。

动手实践一番

虽然高层次描述很有帮助，但实际上没有什么比实际部署Kubernetes服务能更好的理解它的了。我们在这里没有做任何高深的东西，只是展示如何部署一个简单的“Hello World”服务，但它应该是有益的。

我们在Go中编写了一个简单的服务器，用“Hello World”响应http请求。代码非常简单：

package mainimport("fmt""log""net/http""os")funchandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request){log.Print("Hello world received a request.")version := os.Getenv("VERSION")ifversion ==""{ version ="v1"}log.Println(version)fmt.Fprintf(w,"Hello world %s\n",version)}func main() {log.Print("Hello world sample started.")http.HandleFunc("/api/hello", handler)port := os.Getenv("PORT")ifport ==""{port ="8080"}log.Fatal(http.ListenAndServe(fmt.Sprintf(":%s", port), nil))}

运行它的第一步是将其构建到Docker容器中。为此，我们从基础Go Docker镜像开始构建以下Dockerfile。

# Use the official Golang image to create a build artifact.# https://hub.docker.com/_/golangFROM golangasbuilder# Copy local code to the container image.WORKDIR /go/src/github.com/haseebh/hello-worldCOPY . .RUN go build -o helloworld-v1 main/helloworld-v1.go# Use a Docker multi-stage build to create a lean production image.# https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/#use-multi-stage-buildsFROM alpineCOPY --from=builder /go/src/github.com/haseebh/hello-world-v1 /helloworld-v1ENV PORT8080# Run the web service on container startup.CMD ["/helloworld-v1"]

现在我们只需要构建它。选择一个镜像tag，然后运行以下两个Docker命令来构建和保存镜像：

# Build the container on your local machinedocker build -t .# Push the container to docker registrydocker push

在我们部署之前还有一步。虽然我们已经定义了将进入我们的Pod的内容，但我们还没有定义我们的服务。让我们做一个简单的服务定义，称为Hello Service。我们将它保存在hello-service.yml服务定义文件中。

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:name: helloworld-v1spec:ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 8080selector: app: helloworld-v1type: LoadBalancer---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:name: helloworld-v1labels: app: helloworld-v1spec:replicas: 1selector: matchLabels: app: helloworld-v1template: metadata: labels: app: helloworld-v1 spec: containers: - name: helloworld-kubernetes# replace <image-tag> with your actual imageimage: ports: - containerPort: 8080

现在我们已经拥有了所需的一切。我们的镜像已经构建，我们已经根据它定义了一项服务。现在我们终于可以使用Kubernetes来部署它了。我们将使用kubectl命令行工具将其部署在我们的集群上：

kubectlapply-fhelloworld-go-v1.yaml

要获取服务负载均衡器IP，请运行以下命令：

kubectl get svc helloworld-v1 -o wide

记下外部IP。

现在，当我们访问负载均衡器地址时，我们可以看到已部署的服务。它并不多，但“Hello World”向我们展示了这一切都奏效了！

关键组件

构建此服务使我们能够演示大多数主要的Kubernetes组件。首先，我们布置了Dockerfile来为服务创建代码。要在Kubernetes中实际创建服务，我们需要使用YAML来定义它。我们的定义采用我们定义的镜像并提供一些关键信息：应该部署的位置，版本以及其他配置信息。

之后，我们在Pod上部署了该服务。在Kubernetes模型中，Pod与容器密切相关。许多部署（如我们的部署）使用单个Pod进行服务。严格来说，Kubernetes不管理容器，它管理。有时这些容器与Pod有一对一的关系，有时候有多个容器关联到一个Pod。

最后，我们看到了编排的原则。在定义了我们希望如何部署API之后，我们只是将配置文件推送到Kubernetes并完成其余工作。使用kubectl，我们能够指定我们想要的架构，Kubernetes负责其余的工作。当我们稍后查看更复杂的示例时，通过多个版本和复杂的部署，我们将更清楚地看到这个简单想法的强大功能。

深入了解

部署简单的服务只是一个开始。Kubernetes原生支持微服务，它能用很好的方式来部署基本的，甚至更复杂的微服务架构，而不会有太多的麻烦。但要真正利用微服务的可扩展性，你还需要知道更多。

在下一篇文章中，我们将介绍Istio。通过微服务方法，我们能够将单一的应用程序分解为多种服务。

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