一、背景调研¶
单体架构下，很多研发部门的同事，同时会有很多个项目并行开发，环境的抢占问题严重影响了开发、测试和上线的效率，我们需要给每个项目提供一套开发联调、测试环境，并且随着项目的生命周期开始即结束，项目环境也会随着创建和销毁。运维小伙伴真的苦不堪言~
二、部署上线业务流程¶
业务部署上线是每个运维都需要面对的问题，接下来针对一个java应用分别从传统运维和K8S运维角度，梳理操作流程：
传统运维：
- 安装操作系统；
- 初始化系统配置(安全策略、时间同步、yum源……)；
- 安装配置java环境；
- 打jar包并部署服务；
- Systemctl添加自定义服务或supervisor进程守护；
K8S运维：
- JDK底层镜像选择；
- Dockerfile优化配置（应用启动配置，参数等）；
- CICD流水线交付；
- 创建资源清单，完成项目部署；
三、运维成本分析对比¶
| 传统运维 | K8S运维 | |
|---|---|---|
| 部署 上线 | 配置环境，打包部署服务配置服务管理脚本 | 镜像选择、封装镜像、创建资源 |
| 健康 检查 | 编写shell脚本或使用守护进程工具 | K8S提供就绪、存活探针，支持exec执行命令、HTTP状态码、TCP端口探测 |
| 故障 转移 | 新机器部署服务，修改DNS/LB 解析指向新机器 | K8S内部自动实现故障转移 |
| 集群 扩容 | 新机器部署服务，部署负载均衡 服务，配置后端地址 | 修改K8S pod资源副本数，service自动实现负载均衡 |
| 版本 更新 | 修改负载均衡配置，逐个滚动停止服务，替换jar包，启动服务 | 更新docker镜像并上传，修改K8S pod资源镜像信息，K8S自动实现滚动更新 |
四、应用迁移基本流程¶
4.1 容器有哪些优势？¶
推广容器的第一步就是能说出容器的优势，我们认为容器有如下优势：
- 轻量级：容器小、快，能够实现秒级启动。
- 应用分发：容器使用镜像分发，开发测试容器和部署容器配置完全一致。
- 弹性：可以根据CPU、内存等资源使用或者QPS、延时等业务指标快速扩容容器， 提升服务能力。
这三个特性的组合，可以给业务带来更大的灵活度和更低的计算成本。
4.2 容器化交付流程是不是很复杂？¶
容器化交付流程一般包括以下步骤：
- 编写Dockerfile文件：编写Dockerfile文件，定义应用程序镜像构建的步骤和命令。
- 构建镜像：使用Dockerfile文件构建Docker镜像，生成可移植、可重复部署的应用程序镜像。
- 推送镜像：将构建好的Docker镜像推送到Docker镜像仓库中，供其他人或其他环境使用。
- 部署应用：基于持续集成和持续交付（CI/CD）流程自动化，部署应用到 Kubernetes平台。
- 监控与维护：使用日志和监控工具监控应用容器的运行状态，及时发现并修复问题。同时，定期更新应用程序镜像，保证应用程序的稳定性和安全性。
4.3 应用封装¶
例如：java程序Dockerfile：
FROM openjdk:19-jdk-alpine3.16 # 使用alpine3.16操作系统，java19运行环境为基础镜像
ADD demo.jar /opt/app.jar # 复制项目jar包文件到容器/opt/目录下
EXPOSE 8888 # 声明容器暴露的端口
WORKDIR /opt # 指定容器工作目录
CMD ["java","-jar","app.jar"] # 指定启动命令为java –jar /app.jar
构建镜像：
#docker build -t harbor.xxxx.com/xxxx/appname:tag
$ docker build -t 仓库名称/项目/appname:tag
推送镜像：
#docker push harbor.xxxx.com/xxxx/appname:tag
$ docker push 仓库名称/项目/appname:tag
4.4 应用部署¶
Deployment.yaml：封装了Pod的副本管理、部署更新、回滚、扩容、缩容等。
service.yaml：集群内部应用暴露服务的方式。
ingress.yaml：提供外部访问方式。
pv/pvc.yaml：提供持久化数据存储。
configmap.yaml：配置文件的统一管理。
4.5 容器化快速概览¶
单体应用容器化的过程可以大致分为以下几个步骤：
- 分析应用：首先需要对单体应用进行分析，确定应用程序的依赖项、运行环境和整体架构。
- 选择容器平台：根据应用程序的需求，选择适合的容器平台。目前比较流行的容器平台有Docker、Kubernetes等。
- Docker化应用：将应用程序打包成容器，可以使用Dockerfile来描述容器的构建过程，包括镜像构建、容器启动和应用程序部署。
- 镜像管理：存储Docker镜像并管理镜像的版本，可以使用Docker Hub或私有 Harbor等工具来实现。
- 部署到Kubernetes：将Docker容器部署到Kubernetes集群，并使用Kubernetes 中的Service、Deployment、Pod等资源管理和扩展应用程序的运行。
- 监控和日志记录：使用监控和日志记录工具来监测应用程序的运行状态，包括容器的资源使用情况、日志输出和异常事件等信息。
单体应用容器化需要对应用程序进行分析，选择合适的容器平台，将应用程序打包成 Docker容器，并通过Kubernetes等工具进行部署和管理。
容器化可以提高应用程序的可靠性、弹性和可移植性，方便应用程序在不同平台和环境中快速部署和运行。
五、总结¶
传统运维和K8S运维的区别如下：
- 管理方式不同：传统运维主要采用手动操作，而K8S更注重自动化管理。
- 弹性伸缩不同：传统运维的弹性伸缩较为复杂，需要手动添加或删除节点，而K8S则可以根据负载自动添加或删除Pod。
- 部署方式不同：传统运维的部署方式较为复杂，需要手动安装依赖库和配置环境， 而K8S则可以通过容器化技术统一打包和部署应用程序，大大简化了部署过程。
- 安全性不同：传统运维在安全性方面排查问题相对繁琐，K8S则提供了安全策略、网络隔离、访问控制等强大的安全机制。
- 监控方式不同：传统运维的监控方式相对简单，只能实现简单的监控和日志分析， 而K8S则提供了丰富的监控功能，可以实时监控容器的状态、资源使用情况、日志输出等。
- 可维护性不同：传统运维中维护一个复杂的架构需要付出较高的成本，而K8S则可以 对应用程序进行管理、监控、伸缩等操作，大大降低了维护成本和难度。
综上所述，使用K8S进行应用程序部署和管理可以大大简化运维工作，提高效率和可靠性。