當Spring Cloud遇上Kubernetes,天色都變了

公眾號-JavaEdge發表於2020-12-26

相信很多開發者在熟悉微服務工作後,才發現:
以為用 Spring Cloud 已經成功打造了微服務架構帝國,殊不知引入了 k8s 後,卻和 Cloud Native 的生態發展脫軌。

從 2013 年的 Spring Boot

2012年10月,Mike Youngstrom在Spring jira中建立了一個功能需求,要求在Spring框架中支援無容器Web應用程式體系結構。他建議通過main方法引導的Spring容器內配置Web容器服務。
這一需求促成了2013年初開始的Spring Boot專案的開發。2014年4月,Spring Boot 1.0.0釋出。從那以後,一些Spring Boot小版本開始出現。
Spring Boot 1.1(2014年6月):改進的模板支援,gemfire支援,elasticsearch和apache solr的自動配置。
Spring boot 1.2(2015年3月):升級到servlet 3.1/tomcat 8/jetty 9和spring 4.1,支援banner/jms /SpringBoot Application註釋。
Spring boot 1.3(2016年12月):升級到spring4.2,新的spring-boot-devtools,快取技術的自動配置(ehcache,hazelcast,redis,guava和infinispan)以及完全可執行的jar支援。
Spring boot 1.4(2017年1月):升級到spring 4.3,couchbase/neo4j支援,啟動失敗分析和RestTemplateBuilder。
Spring boot 1.5(2017年2月):支援kafka /ldap,第三方庫升級,放棄對CRaSH支援和執行器日誌終端用以動態修改應用程式日誌級別。
Spring boot的簡便性使java開發人員能夠快速大規模地應用於專案。 Spring boot可以說是Java中開發基於RESTful微服務Web應用的最快方法之一。它也非常適合docker容器部署和快速原型設計。
Spring Boot 2.0.0,於2018年3月1日釋出,新版本特點有:
基於 Java 8,支援 Java 9;支援 Quartz 排程程式;支援嵌入式 Netty,Tomcat, Undertow 和 Jetty 均已支援 HTTP/2;執行器架構重構,支援 Spring MVC, WebFlux 和 Jersey;對響應式程式設計提供最大支援;引入對 Kotlin 1.2.x 的支援,並提供了一個 runApplication 函式,用Kotlin 通用的方式啟動 Spring Boot 應用程式。

一直到 Spring Cloud,第一批選型它的大公司很早就構建出了完整微服務生態,很多解決方案開放原始碼,很多坑點已被踩完相當穩定。
對於很多想要使用微服務架構的中小公司,絕對是最佳進場時機,直接使用 Spring Cloud 全家桶,絕對是穩定而正確的選擇。

但當引入了 k8s 後,彷彿就變天了。

k8s 和 Spring Cloud 的激烈衝突

Java 生態的 Spring Cloud 可謂是迄今最完整的微服務框架,基本滿足所有微服務架構需求,網上的教程也不勝列舉。
但也因為 Spring Cloud 生態過於完整,如今 k8s 大行其道,當我們把原來基於 Spring Cloud 開發的服務放到 k8s 後, 一些機制自成一格,不受 k8s 生態的工具和機制管控。

因為從擴充套件部署、運維角度出發的 k8s,在最原始容器、應用程式部署及網路層管理的基礎上,已逐步實現並貼近應用層的需要,一些微服務架構下的基礎需求(如:Service Discovery、API Gateway 等)開始直接或間接被納入 k8s 生態。
導致雙方有很多元件功能重複,且只能擇一而終, 一旦你選了 Spring Cloud 的解決方案,就得放棄 k8s 那邊的機制。

Spring Cloud 官方提供的解決方案

  • 為解決該問題,官方在 Github 上提供了開源方案,說明如何以 Spring Cloud 整合 Kubernetes 生態下的元件,主要討論從原本元件架構過度並一直到 Kubernetes 原生環境後的處理方法
    https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-kubernetes

該解決方案重點如下:

服務發現 (Service Discovery)

Spring Cloud 的經典解決方案:Netflix Eureka、Alibaba Nacos、Hashicorp。主要原理都是在服務部署時,去註冊自己的服務,讓其他服務可檢索到自己。

spring.cloud.service-registry.auto-registration.enabled
@EnableDiscoveryClient(autoRegister=false)

但在 k8s ,服務的註冊和查詢由 Service 元件負責,其連線名稱,是利用內部 DNS 實現。這代表我們要將服務發現功能,接上 k8s 的 Service 機制。
為達成目的,方案中提供了 DiscoveryClient 元件,讓基於 Spring Cloud 所開發的程式可方便查詢其他服務。
使用了 Kubernetes 原生的服務發現,才能被 Istio 追蹤,未來才能納入 Service Mesh 的管控。

配置管理 (Configuration Management)

Spring Cloud 的解決方案:spring-cloud-config。但在 Kubernetes 上,有 ConfigMap 和 Secret 可使用,而且通常還會搭配 Vault 管理敏感配置。

而該方案提供了 ConfigMapPropertySource 和 SecretsPropertySource,來存取 Kubernetes 上的 ConfigMap 和 Secret。

負載均衡和熔斷器 (Load Balancing & Circuit Breaker)

Spring Cloud原有方案:Netflix Ribbon 和 Hystrix,但在 k8s 有 Service 實現負載均衡,以及 Istio 可實現熔斷器,開發者只需專注 crud。
由於負載均衡和熔斷器會依賴服務發現機制,因此 Ribbon 和 Hytrix 原先的功能在 k8s 原生環境下失效。
該解決方案內雖然有提到一些關於 Ribbon 整合 Kubernetes 原生環境的實現,但相關連結已消失,應該是放棄了。
所以推薦避免使用客戶端的負載均衡和熔斷器。

Spring Cloud V.S k8s 重疊方案

我們當然也能完全不理會 k8s 原生元件,完全採用 Spring Boot 和 Spring Cloud 的解決方案,只把 k8s 當做部署應用的工具和平臺。但顯然在未來,Service Mesh 及其通用的 Cloud Native 技術發展,就會和Spring Cloud脫軌,無法再和我們的應用深度整合。

相比於 Spring Cloud 生態都只能使用 Java , k8s 生態的發展和設計更為通用且廣泛,一些 Spring Cloud 內的元件功能,在 Kubernetes 除了包含支援以外,甚至有更多的整合和考量及延伸的功能。
由於 CNCF 的推波助瀾及更多國際大廠投入,新工具、運維方法、整合能力層出不窮。因此,在選型微服務架構時,k8s 的各種原生解決方案,都需要被放入評估考量中。
目前網路上很多 Spring Boot 和 Spring Cloud 的很多已經過時,而且都沒整合 k8s,與當下主流的基礎設施環境有落差,學習時都要自己斟酌考量。

參考

  • https://www.cnblogs.com/doit8791/p/10507858.html

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