K8s + SpringBoot实现零宕机发布

这不，最近公司也在忙着把微服务的架构迁移到 Kubernetes 上，而我作为程序员当然要为大家分享一些经验了。

别看 Kubernetes 是个非常庞大的东西，但有了这些技巧，我们可以让应用在生产环境中实现真正的零宕机发布！下面就一起来看看这背后的配置和技术细节吧！

1. 健康检查，确保应用在 Kubernetes 上能持续健康

首先，咱们得聊聊健康检查，这可算是 Kubernetes 中非常重要的一环了。你想啊，容器是动态的，随时可能因为各种原因被替换或重启，而为了保证服务的稳定性和可用性，我们得时刻监控容器的健康状态。这里有两个常见的探针类型：就绪探针（readinessProbe）和存活探针（livenessProbe）。

就绪探针（readinessProbe）：它负责检测容器是否准备好接收请求。如果容器没准备好，Kubernetes 就不会把流量路由到它。

存活探针（livenessProbe）：它负责监控容器是否死掉。如果容器挂掉了，Kubernetes 就会重启它。

在 Spring Boot 中，我们可以通过 Spring Boot Actuator 来轻松集成健康检查。首先，确保你已经在 pom.xml 或者 build.gradle 中添加了 actuator 依赖：

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>

然后，我们在 application.yaml 中配置健康检查的端点：

management:

endpoints:

web:

exposure:

include: health,info

health:

diskspace:

enabled: true

path: /

threshold: 100MB

这个配置会暴露 /actuator/health 作为健康检查端点。你可以通过这个端点来检查应用的健康状况。当然，你也可以根据需要自定义其他探针，比如磁盘空间、数据库连接等。

接下来，我们在 Kubernetes 中配置健康探针。比如，下面是一个 deployment.yaml 配置示例：

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name: my-springboot-app

spec:

replicas: 3

template:

metadata:

labels:

app: my-springboot-app

spec:

containers:

- name: my-springboot-container

image: myrepo/my-springboot-app:latest

ports:

- containerPort: 8080

readinessProbe:

httpGet:

path: /actuator/health

port: 8080

initialDelaySeconds: 5

periodSeconds: 10

livenessProbe:

httpGet:

path: /actuator/health

port: 8080

initialDelaySeconds: 15

periodSeconds: 20

通过这种方式，我们能够确保应用在 Kubernetes 中稳定运行。健康检查的配置对于实现零宕机发布至关重要，因为它确保了流量只会路由到健康的实例。

2. 滚动更新：让应用更新不中断

在 Kubernetes 中，我们常常使用 滚动更新 来平滑地升级应用，而不会导致宕机。滚动更新是一种逐步替换旧版本应用实例的方式，这样在替换过程中，至少有一个实例在运行，从而避免了服务中断。

为了实现零宕机发布，我们可以配置以下参数：maxSurge 和 maxUnavailable。

maxSurge：控制可以创建的最大额外 Pod 数量。

maxUnavailable：控制在更新期间最多可以不可用的 Pod 数量。

例如，在 deployment.yaml 中的配置如下：

strategy:

type: RollingUpdate

rollingUpdate:

maxSurge: 1

maxUnavailable: 0

这意味着在更新过程中，最多会有一个新的 Pod 被启动，并且在任何时刻，当前版本的 Pod 数量不会少于原本的数量，从而避免了流量丢失。

3. 优雅停机：确保旧版本容器平滑退出

在 Kubernetes 中，应用的优雅停机也是实现零宕机发布的关键。当你需要关闭一个 Pod 时，Kubernetes 会触发 preStop 生命周期钩子，可以在容器终止之前执行一些清理工作。Spring Boot 也有优雅关机的机制，我们可以通过设置 shutdown 为 true 来让应用执行优雅关机。

首先，在 application.yaml 中开启 Spring Boot 的优雅关机：

server:

shutdown:

graceful: true

然后，在 Dockerfile 中，我们确保容器能够执行健康检查，并且包含 curl 工具来检测健康状态：

FROM openjdk:11-jre-slim

RUN apt-get update && apt-get install -y curl

COPY target/my-springboot-app.jar /app/my-springboot-app.jar

CMD ["java", "-jar", "/app/my-springboot-app.jar"]

最后，我们在 Kubernetes 中使用 preStop 钩子来确保在 Pod 被终止之前执行必要的清理操作：

lifecycle:

preStop:

exec:

command: ["sh", "-c", "curl --silent --fail http://localhost:8080/actuator/shutdown"]

通过这种方式，我们确保了应用在停止之前能够完成优雅的关机，减少了宕机时间。

4. 弹性伸缩：根据负载自动扩容

在 Kubernetes 中，我们可以通过配置容器的资源限制（resources）和 水平 Pod 自动伸缩（HPA） 来实现自动扩容。资源限制可以帮助 Kubernetes 确保每个容器不会消耗过多的 CPU 或内存，而 HPA 会根据 CPU 或内存的使用情况自动调整 Pod 数量。

在 deployment.yaml 中，配置容器资源限制如下：

resources:

requests:

memory: "256Mi"

cpu: "250m"

limits:

memory: "512Mi"

cpu: "500m"

同时，我们可以配置 HPA 以便根据负载自动调整 Pod 数量：

apiVersion: autoscaling/v2

kind: HorizontalPodAutoscaler

metadata:

name: my-springboot-hpa

spec:

scaleTargetRef:

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

name: my-springboot-app

minReplicas: 2

maxReplicas: 10

metrics:

- type: Resource

resource:

name: cpu

target:

type: Utilization

averageUtilization: 50

通过这种配置，Kubernetes 会根据 CPU 使用率自动扩容或缩容容器，确保系统负载均衡。

5. Prometheus 监控：让我们时刻掌握应用状态

零宕机发布不仅仅需要健康检查和滚动更新，还需要实时的监控来掌握应用的运行状态。我们可以通过集成 Prometheus 来实现对 Spring Boot 应用的监控。

首先，添加 Prometheus 的依赖到 pom.xml 中：

<groupId>io.micrometer</groupId>

<artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>

然后，在 application.yaml 中配置 Prometheus 集成：

management:

metrics:

export:

prometheus:

enabled: true

接下来，我们需要确保 Kubernetes 配置正确，以便 Prometheus 能够拉取应用的监控数据。可以通过以下方式暴露 Prometheus 端点：

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name: my-springboot-app

spec:

replicas: 3

template:

metadata:

labels:

app: my-springboot-app

spec:

containers:

- name: my-springboot-container

image: myrepo/my-springboot-app:latest

ports:

- containerPort: 8080

- containerPort: 8081 # Prometheus metrics port

通过这种方式，Prometheus 就能够定期抓取应用的健康和性能数据，帮助我们实时监控应用状态。

6. 配置分离：灵活管理配置

在 Kubernetes 中，我们通常使用 ConfigMap 来分离配置文件和应用代码。这样可以确保不同的环境（开发、测试、生产）使用不同的配置，而不用重新构建镜像。

创建一个 ConfigMap 来管理配置文件：

然后，在 Kubernetes 部署中挂载这个 ConfigMap：

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name

: my-springboot-app

spec:

replicas: 3

template:

metadata:

labels:

app: my-springboot-app

spec:

containers:

- name: my-springboot-container

image: myrepo/my-springboot-app:latest

volumeMounts:

- name: config-volume

mountPath: /config

volumes:

- name: config-volume

configMap:

name: my-app-config

这样一来，配置文件就能与应用代码分离，做到环境灵活切换。

总结

通过健康检查、滚动更新、优雅停机、弹性伸缩、Prometheus 监控和配置分离等一系列配置，我们可以在 Kubernetes 中实现零宕机发布，保证应用高可用、低风险地发布新版本。希望通过这篇文章，你能对在 Kubernetes 环境下如何配置和运维 Spring Boot 应用有更深入的了解！