Kubernetes
基本概念
Pod
是什么： Kubernetes 中最小的、最简单的部署和管理单元。
类比： 一台“逻辑主机”或一个“虚拟机实例”。
关键点：
- 一个 Pod 可以包含一个或多个紧密相关的容器（例如，一个应用容器和一个日志收集 sidecar 容器）。
- 这些容器共享网络命名空间（拥有相同的 IP 地址和端口空间）、存储卷和其他资源。
- Pod 是短暂的，会被频繁地创建和销毁
Deployment
是什么： 用于部署和管理 Pod 副本集的声明式定义。
解决的问题： 如何确保指定数量的、完全相同的 Pod 副本始终在运行？如何无缝更新应用（滚动更新）？如何在更新出问题时快速回滚？
关键点：
-
你定义一个“期望状态”（例如，需要运行 3 个 Nginx Pod），Deployment 控制器会确保实际状态始终匹配这个期望状态。
-
它是实现无状态应用部署的首选控制器。
Service
是什么： 一个稳定的网络端点，用于访问一组 Pod。
解决的问题： Pod 是短暂的，IP 地址会变。客户端如何稳定地找到并访问这些动态变化的 Pod？
关键点：
-
Service 提供一个固定的 虚拟 IP (ClusterIP) 和 DNS 名称。
-
通过 标签选择器 (Label Selector) 来匹配一组 Pod，并将流量负载均衡到这些 Pod 上。
-
常见的类型：
-
ClusterIP: 默认类型，仅在集群内部可访问。
-
NodePort: 在每个节点上开放一个静态端口，从而可以从集群外部访问。
-
LoadBalancer: 使用云提供商的负载均衡器，向外部公开服务
-
Volume (存储卷)
是什么： 允许 Pod 中的容器持久化存储数据。
解决的问题： 容器内部的文件系统是临时的，容器重启后数据会丢失。如何持久化保存数据（如数据库文件、日志）？
关键点：
-
存储卷的生命周期独立于 Pod。即使 Pod 被销毁，存储卷中的数据依然存在。
-
支持多种后端存储类型：本地存储、云存储（如 AWS EBS、GCE PD）、NFS、分布式存储（如 Ceph）等。
Namespace (命名空间)
是什么： 在物理集群内部创建的虚拟集群，用于实现资源隔离和分组。
解决的问题： 在有多个团队或项目的大型集群中，如何避免资源（如 Pod、Service 名称）冲突？如何实现资源配额管理？
关键点：
-
默认有 default, kube-system (系统组件), kube-public 等命名空间。
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可以为每个命名空间设置资源配额，限制其能使用的 CPU、内存等资源总量。
ConfigMap & Secret
-
ConfigMap： 用于将非机密的配置数据（如配置文件、环境变量、命令行参数）与容器镜像解耦。让你可以不重写镜像就能改变应用配置。
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Secret： 与 ConfigMap 类似，但专门用于存储敏感信息，如密码、OAuth 令牌、SSH 密钥。数据会以 Base64 编码（非加密，需额外措施保障安全）存储。
使用K8S部署Spring Boot应用
前置条件，docker和kubernetes已安装配置
参考：macOS上优雅运行Docker容器
准备一个Spring Boot应用
SpringK8sDemoApplication
@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringK8sDemoApplication {private static Date firstTime;private static SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringK8sDemoApplication.class, args);}@GetMapping("/")public String hello() {if (firstTime == null) {firstTime = new Date();}// 容器里看日志是否有负载均衡System.out.println("request in " + formatter.format(new Date()));return "Hello from Spring Boot on Kubernetes! first time: " + formatter.format(firstTime);}@GetMapping("/health")public String health() {return "OK";}
}
pom.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.5.7</version><relativePath /> <!-- lookup parent from repository --></parent><groupId>com.example</groupId><artifactId>spring-k8s-demo</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><name>spring-k8s-demo</name><description>Demo project for Spring Boot</description><properties><java.version>21</java.version></properties><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build>
</project>
构建 Docker 镜像
Dockerfile
FROM eclipse-temurin:21-jre-alpine AS runtime# 创建应用目录
WORKDIR /app# 复制jar文件
COPY target/spring-k8s-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar# 暴露端口
EXPOSE 8080# 启动应用
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]
build.sh
# 切换指定JDK版本（可选）
export JAVA_HOME=`/usr/libexec/java_home -v 21`# 可替换mvn
mvnd clean package -DskipTests# 构建镜像
docker build -t spring-k8s-demo:latest .
编写 k8s Deployment 文件
k8s-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: spring-app
spec:replicas: 2 # 运行 2 个 Pod 副本selector:matchLabels:app: spring-apptemplate:metadata:labels:app: spring-appspec:containers:- name: spring-appimage: spring-k8s-demo:latestports:- containerPort: 8080 # 容器内暴露的端口livenessProbe: # 存活探针httpGet:path: /healthport: 8080initialDelaySeconds: 300periodSeconds: 10readinessProbe: # 就绪探针httpGet:path: /healthport: 8080initialDelaySeconds: 300periodSeconds: 10resources: # 分配资源requests:memory: "256Mi"cpu: "250m"limits:memory: "512Mi"cpu: "500m"
k8s-services.yaml
# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: sprint-servicelabels:app: sprint-service
spec:type: NodePortselector:app: spring-appports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 8080nodePort: 30080
配置文件解释：
-
Deployment:
- replicas: 2：确保任何时候都有 2 个 Pod 在运行。
- selector & labels：Deployment 通过 app: spring-app 这个标签来管理它创建的 Pod。
- image：指定从哪个镜像运行容器。
- resources：为容器设置 CPU 和内存的资源请求与限制，这是生产环境的最佳实践。
-
Service:
- type: NodePort: 在每个节点上开放一个静态端口，从而可以从集群外部访问
- selector: app: spring-app：Service 通过这个标签找到要代理的 Pod。
- ports：将 Service 的 80 端口流量转发到 Pod 的 8080 端口。
部署到集群
应用配置
kubectl apply -f k8s-deployment.yaml
kubectl apply -f k8s-services.yaml
测试
- 查看pod状态
kubectl get pods
Pod 状态变为 Running
- 查看Deployment状态
kubectl get deployment
- 查看 Service
kubectl get service
- curl
curl http://192.168.64.3:30080/
根据时间，可以看到每次轮询到不同pod，也就是不同容器
注意：因为我使用是colima所以需要使用colima list命令查出来IP是192.168.64.3
k8s 常用命令
# 查看所有节点
kubectl get nodes# 查看节点详情
kubectl describe node <node-name># 查看Pod
kubectl get pods# 查看Pod详情
kubectl describe pod <pod-name># 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name> -n <namespace># 查看单个 Pod 的日志
kubectl logs <pod-name># 查看部署
kubectl get deployments# 查看部署详情
kubectl describe deployment <deployment-name> # 查看由 Deployment 创建的所有 Pod 的日志
kubectl logs -l app=spring-app# 转发端口（用于本地测试）
kubectl port-forward svc/sprint-service 8080:80# 水平扩缩容（将副本数从 2 增加到 3）
kubectl scale deployment spring-app --replicas=3# 查看部署历史
kubectl rollout history deployment/<deployment-name># 滚动更新（例如，更新到新版本的镜像）
kubectl set image deployment/spring-app java-app=spring-k8s-demo:2.0.0# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/<deployment-name># 删除部署
kubectl delete -f k8s-deployment.yaml
kubectl delete -f k8s-services.yaml
引用
https://github.com/WilsonPan/java-developer
例子： https://github.com/WilsonPan/java-developer/tree/main/samples/spring-demo
)
)
