Post

透過K8S實踐微服務架構

Posted Updated
By odin 8 min read

前情提要

對目前企業來說，如果要達到服務上低偶和、靈活擴充、敏捷開發，都會採用微服務的開發架構，那今天要做的，是一個前後端分離的為服務架構。

K8s(Kubernetes)

K8s是一個容器管理引擎，它可移植、可擴展，只要透過使用者的配置來管理工作負載及各項服務，從早期的傳統部屬 →虛擬化部屬→到今天要說的容器部屬，而它的誕生，主要是為了解決”手動部屬多個容器到多台機器上監控與管理”，因此提供一個平台去做操作，而底層的部分也透過抽象化的方式讓使用者大致了解工作模式，但至於實際是怎麼運行的?這邊透過圖介紹一下。

Cluster

K8s以叢集(Cluster)作為核心概念，裡面有多個Node以及”Control Plane”進行轉發，簡單比喻來說，可以想像Cluster是一個工廠。

  • Control Plane: 主要是工廠的管理層，用來分配工作、監控進度、紀錄狀態。
  • Node: 實行製造的廠房。

  • Pod: 生產單位，在廠房(Node)完成特定的生產工作。

Node Components

Node主要負責提供維運及Pod運行所需要的環境，而一個Node可以是一台虛擬機或是實體機，全經由所在的Cluster進行配置，而Node裏頭主要分幾個部分。

Kubelet: Node的管理員，負責管理Node確保Pod的運行狀態及健康。

kube proxy: 負責網路代理，實現K8s當中Service的概念，其中LoadBalancer就是這邊實現的。

CRI(Container Runtime Interface): 負責Kubelet與Pod運行時的通信接口

Pod: 為最小的可部屬單位，負責下載容器並運行容器，Pod可以由一個或多個容器(Container)組成，好比說如果要在一個Pod去運行兩個服務(Redis跟Mysql)，是可以做得到的，但為何不建議呢?

獨立運行環境
  • 兩種服務通常有不同的資源需求(CPU、內存、儲存)以及運行特性。
  • 分開部屬可以更靈活的應用分配資源，避免一個服務使用的資源過高影響到另一個服務。
彈性擴展
  • Redis有高性能低延遲的特性，會需要進行水平擴展(Horizontal Pod Autoscaling， HPA)。
  • Mysql會因為容量不足增加內存與儲存容量，則需要垂直擴展(Vertical Pod Autoscaling，VPA)。
最佳使用方法
  • Kubernetes 的設計哲學是「每個 Pod 應該專注於一個任務」。
  • 將 Redis 和 MySQL 分開放在單獨的 Pod 中符合微服務架構的理念。

Control Plane Components

kube-api-server: 作為內外接受介面，負責接受請求並觸發操作，可以說是Control Plance的前端。

etcd: K8s的儲存功能，是儲存Cluster的後臺數據庫，裡面包含設置及敏感資料。

kube-scheduler: 作為控制組建，主要負責調度服務，包括監視以及決定新的Pods到指定的Node上面運行。

kube-controller-manager: 透過多個控制器來調節系統狀態。

  • Node Controller: 負責在Node出現故障時進行通知與處理。

  • Job Controller: 監測一次性任務的Job對象，然後創建Pod來運行這些任務直到完成。

  • EndpointSlice Controller: 提供Service與Pod之間的連結。

  • ServiceAccount Controller: 為新的命名空間創建默認的ServiceAccount。

cloud-controller-manager: 連結cluster到特定的雲服務之上並嵌入特定的控制邏輯，如果部屬在本地了話，Cluter不包含此組件。

前置

  1. 在容器方面我們選擇我們的老朋友Docker來建置，之後到設定將Enable Kubernetes打勾，之後他就會下載需要啟動cluster(叢集)的相關Image。
  2. 跑完後可以看看左下角的K8s的Icon是不是亮綠燈。
  3. 下載符合個人作業系統的minikube，他可以更簡潔的使用K8s功能，好讓我們專注於學習部屬的知識。

前端

Vue + Vite + Pinia + TypeScript

  • Vue - 前端框架

  • Vite - 實現更快的hot reload和打包功能

  • Pinia - 新的狀態管理套件，更簡潔

  • TypeScript - 強行別語言，實現更直覺化的專案管理

後端

Go + Gin + Air + Mysql

  • Go - 其低延遲、高吞吐量等特點

  • Gin - 網頁框架

  • Air - hot reload

  • mysql - 資料庫

各項專案連結

這邊直接附上前後端專案的鏈結，有興趣的可以點開專案了解架構設計，部屬文件有額外的註解。

Frontend Service

Backend Service

Deploy

開啟Minikube Dashboard

1

$ minikube dashboard

之後啟動成功，就可以進入Dashboard查看所有服務的目前狀況、文件配置，或是直接在上面進行操作也行，相當好用。

Clone Deploy File

載下來後，在終端輸入下面的指令，他會依序建立起所有的服務。

1

$ kubectl apply -k kustomize

測試

當所有容器運行正常，我們可以直接expose一個對外IP去瀏覽前端頁面。

1

$ minikube service frontend-service -n todolist

之後會返回一個URL，就可以看到前端的畫面了。

結語

由於目前整套流程是設計給本地部屬，而K8s強大的還是有多家雲端服務的支援，就目前使用到的技術來說，真的只是冰山一角，如果往下窺探會發現有太多的東西要碰，但有了初步的認識後對於未來的學習會更有幫助，另外有整理一些常用的指令先方在這邊，之後來依序介紹提供的API有哪些。

deploy
Vue Go K8s Docker
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.