kubernetes下的Nginx加Tomcat三部曲之二：细说开发

本文是《kubernetes下的Nginx加Tomcat三部曲》的第二章，在《kubernetes下的Nginx加Tomcat三部曲之一：极速体验》一文我们快速部署了Nginx和Tomcat，达到以下效果： 

本文我会详细说明在kubernetes部署上述网络服务时，需要做哪些具体的工作；

列举步骤

需要以下操做才能在kubernetes上部署Nginx加Tomcat的服务： 
1. 开发Tomcat上的web工程和Docker镜像； 
2. 让kubernetes的机器用上web工程的Docker镜像； 
3. 开发Tomcat对应的deployment脚本； 
4. 开发Tomcat对应的service脚本； 
5. 开发Nginx对应的Docker镜像； 
6. 让kubernetes的机器用上Nginx的Docker镜像 
7. 开发Nginx对应的deployment脚本； 
8. 开发Nginx对应的service脚本； 
9. 开发启动上述pod和service的脚本； 
10. 开发停止并清除上述pod和service的脚本

脚本文件下载

本次体验所需的deployment和service资源是通过脚本创建的，这个脚本可以通过以下两种方式中的任意一种下载： 
1. CSDN下载(无法设置免费下载，只能委屈您用掉两个积分了)：http://download.csdn.net/download/boling_cavalry/10235034 
2. GitHub下载，地址和链接信息如下表所示：

名称	链接	备注
项目主页	https://github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	https://github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个目录，本次所需的资源放在k8s_nginx_tomcat_resource，如下图红框所示：

下到的k8stomcatcluster20180201.tar是个压缩包，复制到可以执行kubectl命令的ubuntu电脑上，然后解压开，是个名为k8stomcatcluster的文件夹；

Spring boot的web工程源码下载

GitHub下载，地址和链接信息如下表所示：

名称	链接	备注
项目主页	https://github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	https://github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个目录，本次的web工程源码放在k8stomcatdemo，如下图红框所示：

接下来我们开始实战开发吧；

开发环境

本次实战开发环境的具体信息如下： 
1. 操作系统：Ubuntu16； 
2. Docker版本：17.03.2-ce； 
3. JDK：1.8.0_151； 
4. maven：3.3.3；

Tomcat上的web工程和Docker镜像

web工程用来提供http服务，返回当前机器的IP地址给浏览器，完整源码请参照前面下载的k8stomcatdemo工程，这里我们还是重新创建一次； 
1. 创建一个springboot工程，pom.xml内容如下：

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.</modelVersion>

    <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
    <artifactId>k8stomcatdemo</artifactId>
    <version>0.0.-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>

    <name>k8stomcatdemo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>1.5..RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <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>

            <!--新增的docker maven插件-->
            <plugin>
                <groupId>com.spotify</groupId>
                <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
                <version>0.4.</version>
                <!--docker镜像相关的配置信息-->
                <configuration>
                    <!--镜像名，这里用工程名-->
                    <imageName>bolingcavalry/${project.artifactId}</imageName>
                    <!--TAG,这里用工程版本号-->
                    <imageTags>
                        <imageTag>${project.version}</imageTag>
                    </imageTags>
                    <!--镜像的FROM，使用java官方镜像-->
                    <baseImage>java:8u111-jdk</baseImage>
                    <!--该镜像的容器启动后，直接运行spring boot工程-->
                    <entryPoint>["java", "-jar", "/${project.build.finalName}.jar"]</entryPoint>
                    <!--构建镜像的配置信息-->
                    <resources>
                        <resource>
                            <targetPath>/</targetPath>
                            <directory>${project.build.directory}</directory>
                            <include>${project.build.finalName}.jar</include>
                        </resource>
                    </resources>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

可以看到这是个普通的springboot的web工程，唯一不同的是多了一个maven插件：docker-maven-plugin，使用该插件我们可以将maven工程制作成docker镜像； 
2. 整个工程只有一个Controller，开通一个http接口，将当前服务器IP地址返回，源码如下：

@RestController
public class ServerInfo {

    @RequestMapping(value = "/getserverinfo", method = RequestMethod.GET)
    public String getUserInfoWithRequestParam(){
        return String.format("server : %s, time : %s", getIPAddr(), new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
    }

    /**
     * 获取本机IP地址
     * @return
     */
    private static String getIPAddr(){
        String hostAddress = null;
        try{
            InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
            hostAddress = address.getHostAddress();
        }catch (UnknownHostException e){
            e.printStackTrace();
        }

        return hostAddress;
    }
}

以上就是工程的关键源码； 
3. 在pom.xml所在目录执行mvn clean package -DskipTests docker:build，会编译构建工程，并且在本地制作好镜像文件，如下：

root@maven:/usr/local/work/github/blog_demos# docker images
REPOSITORY                                              TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
bolingcavalry/k8stomcatdemo                             latest              1d41d9980a0b         hours ago         MB
bolingcavalry/k8stomcatdemo                             0.0.-SNAPSHOT      c91bc368a729         hours ago         MB

想了解更多maven制作docker镜像的细节，请看《maven构建docker镜像三部曲之二：编码和构建镜像》；

让kubernetes的机器用上web工程的Docker镜像

现在的镜像只存在于开发和构建web工程的电脑上，为了让kubernetes的node机器能用上这个镜像，可以用以下几种方式实现： 
1. 用docker push命令将本机镜像推送到hub.docker.com网站，这样其他机器都可以通过docker pull命令取得了，我就是用的这种方法，需要在hub.docker.com上注册； 
2. 用docker save命令导出镜像文件，再用docker load命令导入； 
3. kubernetes所在机器安装java和maven环境，将工程在这里编译构建； 
4. 使用docker私有仓库，例如搭建局域网私有仓库或者阿里云私有仓库，参考《maven构建docker镜像三部曲之三：推送到远程仓库(内网和阿里云)》；

Tomcat对应的deployment脚本

用yaml文件将详情配置好，再用kubectl命令执行这个配置就能创建pod，这个web应用镜像的配置文件名为tomcat.yaml，内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcathost
spec:
  replicas:
  template:
    metadata:
     labels:
       name: tomcathost
    spec:
     containers:
     - name: tomcathost
       image: bolingcavalry/k8stomcatdemo:0.0.-SNAPSHOT
       tty: true
       ports:
       - containerPort: 

将上述脚本的几个关键点列举一下： 
1. version用extensions/v1beta1； 
2. kind用Deployment，支持升级镜像和滚动升级； 
3. 使用的镜像bolingcavalry/k8stomcatdemo:0.0.1-SNAPSHOT，是我从本地push到hub.docker.com上去的； 
4. 创建的容器对外暴露了8080端口；

Tomcat对应的service脚本

创建了tomcat的pod之后，为了能在kubernetes环境中给其他service使用，需要将这些pod包装为service，这里是通过tomcat-svc.yaml文件来配置的，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcathost
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
       - port:
  selector:
    name: tomcathost

将上述脚本的几个关键点列举一下： 
1. 服务对应的pod是tomcathost； 
2. type用ClusterIP，为内部service调用提供统一IP地址； 
2. 服务对外暴露了pod的8080端口；

Nginx对应的Docker镜像

• 定制的Nginx镜像和Nginx官方镜像相比，唯一的区别就是nginx.conf文件不同，我们用的nginx.conf内容如下：

user  nginx;
worker_processes  ;

error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
    worker_connections  ;
}

http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  ;

    #gzip  on;

    #include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

    upstream tomcat_client {
         server tomcathost:8080;
    } 

    server {
        server_name "";
        listen 80 default_server;
        listen [::]:80 default_server ipv6only=on;

        location / {
            proxy_pass http://tomcat_client;
            proxy_redirect default;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        }
    }
}

以上配置中，新增的upstream对应的IP地址是tomcathost，这是tomcat的service名称，在Nginx运行的时候，通过tomcathost就能访问到tomcat的Pod；

• 制作Docker镜像的Dockerfile文件内容如下，每行都有注释就不再多说了：

# First docker file from bolingcavalry
# VERSION 0.0.
# Author: bolingcavalry

#基础镜像
FROM nginx:stable

#作者
MAINTAINER BolingCavalry <zq2599@gmail.com>

#定义工作目录
ENV WORK_PATH /etc/nginx

#定义conf文件名
ENV CONF_FILE_NAME nginx.conf

#删除原有配置文件
RUN rm $WORK_PATH/$CONF_FILE_NAME

#复制新的配置文件
COPY ./$CONF_FILE_NAME $WORK_PATH/

#给shell文件赋读权限
RUN chmod a+r $WORK_PATH/$CONF_FILE_NAME

将nginx.conf和Dockerfile放在同一个目录，然后执行命令docker build -t bolingcavalry/nginx-with-tomcat-host:0.0.1 .，就能构建镜像文件了，如下:

root@maven:/usr/local/work/nginx# docker build -t bolingcavalry/nginx-with-tomcat-host:0.0. .
Sending build context to Docker daemon 14.51 MB
Step / : FROM nginx:stable
 ---> dfe062ee1dc8
Step / : MAINTAINER BolingCavalry <zq2599@gmail.com>
 ---> Using cache
 ---> 93f4bf154c55
Step / : ENV WORK_PATH /etc/nginx
 ---> Using cache
 ---> d0158757fc9c
Step / : ENV CONF_FILE_NAME nginx.conf
 ---> Using cache
 ---> 7a18a8b417d6
Step / : RUN rm $WORK_PATH/$CONF_FILE_NAME
 ---> Using cache
 ---> f6f27d25539d
Step / : COPY ./$CONF_FILE_NAME $WORK_PATH/
 ---> Using cache
 ---> 33075a2b0379
Step / : RUN chmod a+r $WORK_PATH/$CONF_FILE_NAME
 ---> Using cache
 ---> 58ce530e160b
Successfully built 58ce530e160b

让kubernetes的机器用上Nginx的Docker镜像

这一步和之前的web工程的镜像放到kubernetes一样，有多种方式，我用的还是通过docker push推送到hub.docker.com网站，再在kubernetes上pull下来；

Nginx对应的deployment脚本

用yaml文件将详情配置好，再用kubectl命令执行这个配置就能创建pod，这个web应用镜像的配置文件名为nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: ng
spec:
  replicas:
  template:
    metadata:
     labels:
      name: ng
    spec:
     containers:
     - name: ng
       image: bolingcavalry/nginx-with-tomcat-host:0.0.
       ports:
       - containerPort: 

以上配置中有几点要注意： 
1. 使用镜像是刚才创建的nginx镜像bolingcavalry/nginx-with-tomcat-host:0.0.1； 
2. pod容器创建后，对外暴露80端口；

Nginx对应的service脚本

通过service定义的yaml文件nginx-svc.yam，将前面创建的nginx的pod包装为service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: ng
spec:
  type: NodePort
  ports:
       - port:
         nodePort:
  selector:
    name: ng

以上配置中有几点要注意： 
1. type使用NodePort，这样可以通过节点机器的IP访问此service； 
2. 将节点机器的30006端口和pod的80端口绑定，因此，外部访问节点IP+30006端口就能访问到此Nginx服务了；

启动上述pod和service的脚本

接下来我们创建一个shell脚本start_all.sh，将上述的tomcat和nginx的pod以及service全部创建和启动：

kubectl create -f tomcat.yaml
kubectl create -f tomcat-svc.yaml
kubectl create -f nginx.yaml
kubectl create -f nginx-svc.yaml
echo ""
echo "nginx and tomcat running now"

如上所示，通过kubectl create -f加文件名，就能创建好yaml文件中定义的pod和service；

停止并清除上述pod和service的脚本

创建一个shell脚本stop_all.sh，能够将上述的tomcat和nginx的pod以及service全部清除掉：

kubectl delete service tomcathost
kubectl delete deployment tomcathost
kubectl delete service ng
kubectl delete deployment ng
echo "nginx and tomcat stop now"

如上所示，其实就是通过kubectl delete命令将指定的pod和service资源删除；

以上就是在kubernetes搭建整个Nginx加Tomcat环境的所有资源，您就可以用这些像《kubernetes下的Nginx加Tomcat三部曲之一：极速体验》文中那样去搭建和体验kubernetes下的Nginx加Tomcat；

下一章，我们会在此环境的基础上实战Tomcat服务的扩容，并修改web工程的代码，再创建新的镜像，并且将kubernetes环境下在线升级新的web工程服务；