22、应用程序部署：从Kubernetes到Fly.io

应用程序部署：从Kubernetes到Fly.io

1. 部署应用到Kubernetes

1.1 创建集群配置清单

集群配置清单是Kubernetes用于为应用程序生成所需资源的文件，通常是YAML文件，包含Kubernetes对象的声明性描述。编写和维护这些文件需要对不同的Kubernetes对象有深入了解，不过Eclipse JKube可以帮助我们创建这些文件，并提供了一些默认配置。

由于应用有特殊需求，如连接PostgreSQL数据库，我们需要对默认配置进行一些调整。Eclipse JKube提供了多种覆盖默认配置的方法，包括在项目的 pom.xml 文件中设置属性或提供部分YAML文件（片段）。

1.2 从项目的pom.xml调整集群清单

首先，编辑 pom.xml 文件，将项目的 artifactId 值改为 task-manager ：

<artifactId>task-manager</artifactId>

Eclipse JKube默认使用项目的 artifactId 来命名生成的资源和对象，所以将其改为能正确标识应用的名称是很有必要的。

接下来，在 pom.xml 文件中设置以下属性：

<properties>
    <jkube.createExternalUrls>true</jkube.createExternalUrls>
    <jkube.domain>192.168.49.2.nip.io</jkube.domain>
    <postgresql.serviceName>postgresql</postgresql.serviceName>
    <jkube.enricher.jkube-project-label.group>${project.artifactId}</jkube.enricher.jkube-project-label.group>
</properties>

这些属性的作用如下：
| 属性 | 作用 |
| ---- | ---- |
| jkube.createExternalUrls | 配置Eclipse JKube为应用生成Kubernetes Ingress对象，使应用可以通过可访问的URL公开访问。 |
| jkube.domain | 作为生成的Ingress的主机后缀，应用的访问URL为 http://task-manager.192.168.49.2.nip.io ，需将IP地址替换为 minikube ip 的输出结果。 nip.io 是一个免费的DNS服务。 |
| postgresql.serviceName | 作为模板变量，用于定义部署开发用PostgreSQL数据库时创建的Kubernetes对象的名称。 |
| jkube.enricher.jkube-project-label.group | 配置Eclipse JKube为创建的对象添加更具体的标签 group: task-manager 。 |

1.3 Kubernetes Ingress

Kubernetes Ingress是用于配置外部访问和路由（通常是HTTP）到集群中部署的服务的对象，提供了可外部访问的URL、基于名称的虚拟主机、SSL终止、负载均衡等功能，是外部暴露集群服务的推荐方法。

由于应用依赖PostgreSQL数据库，我们需要提供额外的配置设置，将数据库凭证和URL信息传递给容器应用。可以通过Eclipse JKube片段来实现。

1.4 使用片段调整集群清单

Eclipse JKube会根据项目配置自动生成YAML集群配置文件，并提供一些默认配置。但每个应用都有其特殊性，因此可以使用片段来调整生成的YAML文件。

片段是Kubernetes对象的部分定义，可以在项目的 src/main/jkube 目录中创建YAML文件来提供这些片段，Eclipse JKube会将其与自动生成的文件合并。此外，还可以在 src/main/jkube/raw 目录中创建完整的Kubernetes对象定义文件，这些文件将与应用一起部署。

我们的任务管理应用需要PostgreSQL数据库才能正常工作。在生产环境中，运维团队可能已经为我们配置好了数据库，但在本地的minikube集群中，我们需要自己完成这个任务。可以在 这里 找到所需的Kubernetes清单。

下面分析 postgresql-secret.yml 文件：

metadata:
    labels:
        app: ${postgresql.serviceName}
        group: ${project.artifactId}
    name: ${postgresql.serviceName}
stringData:
    username: quarkus-db
    password: the-s3cre7

该文件包含了PostgreSQL部署初始化数据库和应用登录数据库服务所需的凭证（用户名和密码），以及用于在集群中标识资源的标签。标签使用了占位符变量，Eclipse JKube会在生成最终集群资源时替换这些变量。

Kubernetes Secret是用于存储机密数据的键值对对象，Pod可以将其作为环境变量、命令行参数或挂载为文件使用。默认情况下，Kubernetes Secret以未加密的方式存储数据。

为了将应用部署到Kubernetes，Eclipse JKube会自动生成一个Deployment对象，但如果不进行进一步修改，应用将无法连接到本地的PostgreSQL数据库。

Kubernetes Deployment是用于定义Kubernetes中的工作负载和应用程序的对象，它会运行多个相同的Pod副本，并负责替换失败或无响应的实例，确保应用始终有至少配置数量的副本可用。

在 src/main/jkube 目录中创建一个新的 deployment.yml 片段文件，用于向运行应用容器的Pod提供数据库信息。以下是该文件的部分内容分析：

containers:
    - env:
        - name: QUARKUS_DATASOURCE_USERNAME
            valueFrom:
                secretKeyRef:
                    name: ${postgresql.serviceName}
                    key: username

上述代码为Deployment资源中的第一个容器添加了一个环境变量，该变量的值将从名为 ${postgresql.serviceName} （即 postgresql ）的Secret中读取。Quarkus在初始化应用时会读取这个值，并覆盖 quarkus.datasource.username 应用属性。同样的模式也用于覆盖 quarkus.datasource.password 属性。

- name: QUARKUS_DATASOURCE_REACTIVE_URL
    value: postgresql://${postgresql.serviceName}:5432/postgres

该代码覆盖了数据源URL，使Quarkus能够连接到本地的PostgreSQL服务。当Eclipse JKube处理这个片段时， ${postgresql.serviceName} 占位符将被替换为 postgresql ，这个名称与 src/main/jkube/raw/postgresql-svc.yml 中定义的Kubernetes Service名称匹配，Kubernetes DNS服务会解析该名称，并将流量路由到对应的Pod。

Kubernetes Service是用于将运行在Pod上的应用作为集群中的网络服务暴露的对象，通过Service访问Pod网络是推荐的方式，这样客户端无需知道单个Pod的位置或地址，应用可以通过与Service名称匹配的DNS名称访问。

- name: QUARKUS_HIBERNATE_ORM_DATABASE_GENERATION
    value: create

该环境变量覆盖了 quarkus.hibernate-orm.database.generation 属性，配置为仅执行数据库创建命令，确保应用启动或重启时，数据库在不存在的情况下只创建一次。

imagePullPolicy: Always

imagePullPolicy 字段配置了Kubernetes从外部注册表拉取容器镜像的频率。由于我们还处于开发阶段，没有提供容器镜像的稳定版本，因此将其设置为 Always ，以确保Kubernetes始终部署应用的最新版本。

1.5 使用Eclipse JKube创建集群配置清单

使用Eclipse JKube的Kubernetes Maven插件生成集群清单非常简单，只需执行以下Maven命令：

./mvnw k8s:resource

执行该命令后，Maven应该会成功完成，我们可以看到Eclipse JKube的日志消息。

1.6 将任务管理器部署到minikube

Eclipse JKube的Kubernetes Maven插件还提供了一个目标，可以直接从生成的YAML文件将应用部署到Kubernetes，无需使用其他工具（如 kubectl ）。执行以下命令进行部署：

./mvnw k8s:apply

部署完成后，应用应该可以通过 http://task-manager.192.168.49.2.nip.io 访问。

测试完成后，可以使用以下命令移除应用部署并清理本地集群：

./mvnw k8s:undeploy

2. 部署应用到Fly.io

2.1 技术要求

• 最新的Java JDK LTS版本（撰写本文时为Java 17）。
• 最新的Node.js LTS版本（撰写本文时为16.15）。
• 一个可用的Docker环境，用于创建容器镜像。可以在大多数Linux发行版上安装Docker包，在Windows或macOS上可以安装Docker Desktop。

可以从 这里 下载本章的完整源代码。

2.2 介绍Fly.io

之前我们学习了如何将应用容器化并部署到Kubernetes，但如果使用的是本地的Minikube集群，应用只能在本地访问。现在我们将学习如何将应用部署到Fly.io，这是一个新的云PaaS提供商，因其免费计划而变得非常受欢迎。

Fly.io专注于将全栈应用及其依赖服务部署到靠近目标用户的位置，在全球多个城市运行物理服务器，能够提高应用的响应速度和性能。它在2022年年中Heroku停止提供免费计划后变得更加重要，与Heroku类似，Fly.io可以轻松部署和扩展基于容器的镜像，提供了良好的开发体验，是Heroku的理想替代品。

Heroku成立于2007年，2009年公开推出，最初只支持Ruby，后来逐渐支持更多编程语言。由于其简单性、对开发者友好、易于扩展和免费计划，它曾经是部署应用的热门选择。但随着Kubernetes和其他平台的兴起，其受欢迎程度逐渐下降，到2022年底，Heroku不再提供免费计划。

Fly.io提供了免费套餐，在撰写本文时，可以免费运行小型应用（如我们的任务管理器）和持久化服务（如PostgreSQL）。不过，其免费套餐的计费要求在过去几个月有所变化，可能需要提供信用卡信息，但不会产生费用。

接下来，我们将学习如何配置项目，以便将应用部署到Fly.io。

graph LR
    A[开始] --> B[创建集群配置清单]
    B --> C[调整pom.xml]
    C --> D[使用片段调整清单]
    D --> E[生成集群配置清单]
    E --> F[部署到minikube]
    F --> G[部署到Fly.io]
    G --> H[结束]

应用程序部署：从Kubernetes到Fly.io

2.3 配置项目以部署到Fly.io

要将应用部署到Fly.io，我们需要对项目进行一些配置。以下是具体的步骤和相关配置说明：

2.3.1 安装Fly.io CLI

首先，我们需要安装Fly.io的命令行界面（CLI），它可以帮助我们在本地完成应用部署的相关操作。可以根据不同的操作系统，按照Fly.io官方文档的指引进行安装。

2.3.2 创建Fly.io应用

安装好CLI后，在项目根目录下打开终端，执行以下命令来创建一个新的Fly.io应用：

fly apps create <app-name>

将 <app-name> 替换为你想要的应用名称。执行该命令后，Fly.io会为你的应用分配一个唯一的名称和URL。

2.3.3 配置Fly.io应用

在项目根目录下创建一个 fly.toml 文件，该文件用于配置Fly.io应用的相关参数。以下是一个示例配置：

app = "<app-name>"
kill_signal = "SIGINT"
kill_timeout = 5
processes = []

[env]
  # 配置环境变量，例如数据库连接信息
  DATABASE_URL = "postgresql://<username>:<password>@<host>:<port>/<database>"

[http_service]
  internal_port = 8080
  force_https = true
  auto_stop_machines = true
  auto_start_machines = true
  min_machines_running = 0

在上述配置中，需要将 <app-name> 替换为之前创建的应用名称，同时根据实际情况配置数据库连接信息。 internal_port 指定了应用在容器内部监听的端口，这里假设应用监听的是8080端口。

2.3.4 配置Dockerfile

由于Fly.io是基于容器镜像进行部署的，我们需要确保项目中有一个合适的 Dockerfile 来构建容器镜像。以下是一个简单的 Dockerfile 示例：

# 使用基础镜像
FROM openjdk:17-jdk-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制项目文件
COPY target/<your-jar-file>.jar app.jar

# 暴露端口
EXPOSE 8080

# 启动应用
CMD ["java", "-jar", "app.jar"]

将 <your-jar-file> 替换为你项目打包生成的JAR文件名称。

2.4 部署任务管理器到Fly.io

完成项目配置后，就可以将任务管理器应用部署到Fly.io了。具体步骤如下：

2.4.1 构建并推送容器镜像

在项目根目录下执行以下命令，使用Fly.io CLI构建并推送容器镜像到Fly.io的镜像仓库：

fly deploy

该命令会自动读取 Dockerfile 和 fly.toml 文件，构建容器镜像并推送到Fly.io的镜像仓库，然后部署到Fly.io平台。在部署过程中，Fly.io会根据配置创建应用实例，并将其暴露在公网上。

2.4.2 验证部署结果

部署完成后，可以通过Fly.io为应用分配的URL访问应用，验证部署是否成功。如果一切正常，你应该能够看到任务管理器应用的界面，并正常使用其功能。

以下是部署过程的步骤总结表格：
| 步骤 | 操作 | 命令示例 |
| ---- | ---- | ---- |
| 1 | 安装Fly.io CLI | 根据官方文档安装 |
| 2 | 创建Fly.io应用 | fly apps create <app-name> |
| 3 | 配置Fly.io应用 | 编辑 fly.toml 文件 |
| 4 | 配置Dockerfile | 编写合适的 Dockerfile |
| 5 | 构建并推送容器镜像 | fly deploy |
| 6 | 验证部署结果 | 通过Fly.io分配的URL访问应用 |

2.5 测试应用

部署完成后，我们需要对应用进行全面的测试，确保其在Fly.io平台上能够正常运行。以下是一些测试的要点和建议：

2.5.1 功能测试

• 检查应用的基本功能是否正常，例如任务的创建、编辑、删除等操作。
• 验证数据库连接是否正常，确保数据能够正确存储和读取。

2.5.2 性能测试

• 使用性能测试工具（如JMeter）对应用进行压力测试，评估其在高并发情况下的性能表现。
• 检查应用的响应时间和吞吐量，确保其能够满足用户的需求。

2.5.3 安全性测试

• 检查应用是否存在安全漏洞，例如SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）等。
• 验证应用的身份验证和授权机制是否正常工作。

2.6 总结

通过以上步骤，我们成功地将任务管理器应用从本地的minikube集群部署到了Fly.io平台。在这个过程中，我们学习了如何使用Eclipse JKube创建Kubernetes集群配置清单并部署到minikube，以及如何配置项目并将应用部署到Fly.io。

部署应用到多个平台可以为我们提供更多的选择和灵活性，使应用能够更好地满足不同用户的需求。同时，我们也对Kubernetes和Fly.io这两个平台有了更深入的了解，掌握了相关的部署和配置技巧。

在未来的开发过程中，我们可以根据项目的需求和特点，选择合适的平台进行应用部署，并不断优化和改进应用的性能和稳定性。

graph LR
    A[安装Fly.io CLI] --> B[创建Fly.io应用]
    B --> C[配置Fly.io应用]
    C --> D[配置Dockerfile]
    D --> E[构建并推送镜像]
    E --> F[部署到Fly.io]
    F --> G[测试应用]
    G --> H[完成部署]