Kubernetes 启动 Java 应用的科普文章
随着云计算的快速发展，Kubernetes（K8s）已经成为了容器编排的标准。Kubernetes 能够帮助开发者和运维人员更有效、更灵活地管理和部署容器化应用。在本文中，我们将探讨如何在 Kubernetes 中启动一个 Java 应用，并提供完整的代码示例和图表分析。
1. Kubernetes 简介
Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，最初由 Google 开发，现已成为 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 的一部分。它能够自动化应用程序的部署、扩展和管理。
1.1 Kubernetes 的核心概念
- Pod：Kubernetes 中的基本调度单位，一个 Pod 中可以运行一个或多个容器。
- Service：用于暴露 Pod 的网络服务，使外部流量能够访问。
- Deployment：用于声明应用的期望状态，Kubernetes 根据这些声明来维护应用的副本。
2. 环境准备
在启动 Java 应用之前，我们需要设置 Kubernetes 环境，包括以下步骤：
- 安装 Docker
- 安装 Kubernetes（可以选择 Minikube 或者 k3s）
- 安装 kubectl 客户端工具
3. 编写 Java 应用
为了演示，我们将编写一个简单的 Spring Boot Java 应用。以下是 pom.xml 文件的基本内容：
<project xmlns="
xmlns:xsi="
xsi:schemaLocation="
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.example</groupId>
<artifactId>demo</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<packaging>jar</packaging>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
这个项目将创建一个简单的 RESTful Web 服务。
3.1 Spring Boot 应用代码
在 src/main/java/com/example/demo/DemoApplication.java 文件中编写以下代码：
package com.example.demo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@SpringBootApplication
@RestController
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
@GetMapping("/hello")
public String hello() {
return "Hello, Kubernetes!";
}
}
4. Docker 化 Java 应用
为了在 Kubernetes 中运行我们的 Java 应用，首先需要将其 Docker 化。以下是 Dockerfile 文件的内容：
# 使用官方 Java 运行时作为基础镜像
FROM openjdk:11-jre-slim
# 将 jar 文件复制到容器中
COPY target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar
# 设置容器启动命令
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]
构建 Docker 镜像的命令：
docker build -t demo:1.0 .
5. Kubernetes 部署
创建一个 Kubernetes Deployment 文件 deployment.yaml，内容如下：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: demo-deployment
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: demo
template:
metadata:
labels:
app: demo
spec:
containers:
- name: demo
image: demo:1.0
ports:
- containerPort: 8080
接下来，使用下面的命令将 Deployment 应用到 Kubernetes 中：
kubectl apply -f deployment.yaml
5.1 服务暴露
为了使外界能够访问这个服务，我们需要创建一个 Service。以下是 service.yaml 文件：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: demo-service
spec:
type: NodePort
ports:
- port: 8080
targetPort: 8080
nodePort: 30000
selector:
app: demo
将 Service 应用到 Kubernetes：
kubectl apply -f service.yaml
6. 测试应用
访问 http://<你的Kubernetes节点IP>:30000/hello，你应该能看到 Hello, Kubernetes! 的响应。
7. 运行状态监控
运行状态可以通过以下命令查看：
kubectl get pods
8. 数据统计与分析
8.1 资源占用饼状图
为了更清晰地理解资源占用情况，可以用下列的 mermaid 饼状图表示。
pie
title Kubernetes Resource Usage
"CPU Usage": 30
"Memory Usage": 50
"Disk Usage": 20
8.2 应用部署过程旅行图
我们也可以用 perjalanan 图（旅行图）展示部署过程。
journey
title Journey to Deploy Java App on Kubernetes
section Build Docker Image
Step 1: Write Dockerfile : 5: Build
Step 2: Build Docker Image : 4: Build
section Deploy Application
Step 3: Write Deployment YAML : 5: Deploy
Step 4: Apply Deployment : 4: Deploy
section Expose Service
Step 5: Write Service YAML : 5: Deploy
Step 6: Apply Service : 4: Deploy
9. 结论
通过本教程，我们演示了如何使用 Kubernetes 启动一个简单的 Java 应用，从代码编写、Docker 化到部署和服务暴露。Kubernetes 为我们提供了强大的能力，使得应用部署变得更加高效和简便。随着对 Kubernetes 掌握得越来越熟练，我们可以利用其更多的功能（如水平扩展、自动恢复等），以便在复杂的微服务环境中更加游刃有余。希望这篇文章对你有所帮助！
