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

详情参考： https://www.geek-share.com/detail/2748867961.html

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

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

容器交付流程

在K8s部署项目流程

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

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

• 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

在K8s中部署Eureka集群（注册中心）和MySQL数据库

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

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

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。

滚动更新之流量丢失

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