云原生架构之Spring Cloud+Kubernetes配置中心方案

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kaliarch 发表于 2022/09/04 19:26:49 2022/09/04
【摘要】 一 方案概述利用Kubernetes原生configmap/secret 资源作为配置中心，不用关注服务可用性，即网络问题，同时也不用引入新的组建，造成运维成本。 二 SpringCloudKubernetes 配置中心方案 2.1 方案介绍 2.1.1 spring-cloud-starter-kubernetes-configspring-cloud-starter-kubernete...

一 方案概述

利用Kubernetes原生configmap/secret 资源作为配置中心，不用关注服务可用性，即网络问题，同时也不用引入新的组建，造成运维成本。

二 SpringCloudKubernetes 配置中心方案

2.1 方案介绍

2.1.1 spring-cloud-starter-kubernetes-config

spring-cloud-starter-kubernetes-config是spring-cloud-starter-kubernetes下的一个库，作用是将kubernetes的configmap与SpringCloud Config结合起来。
spring-boot-actuator/ spring-boot-actuator-autoconfigure 两个包的引入，使得应用可以进行热更新，当configmap/secret发生变更的时候，可以不重启Pod或进程进行热变更配置。

2.1.2 功能简介

SpringCloud Kubernetes Config 组件主要提供以下几种功能：

  • 实时监控 ConfigMap、Secret 配置变化从而更新服务配置。
  • 定时轮询加载 ConfigMap、Secret 配置从而更新服务配置。

2.2 配置发现过程

本质上配置管理利用了etcd的存储，首先是应用调用 spring-cloud-kubernetes-config 包，其调用了底层java实现的kubernetes-client，通过调用k8s api来实现从etcd中获取configmap和secret资源信息。

2.3 方案特点

  • 优点：
    • 使用K8s内置资源，无需考虑引入配置中心服务，不用考虑配置中心服务高可用。
    • 云原生架构，配置中心下沉至基础设施层，无需业务代码耦合，减少成本。
  • 不足：
    • dev/test 环境也需要上K8s，确保环境一致性。
    • 需要将配置资源configmap/secret引入到GitOps流程中。

三 实战

新建 bootstrap.yml 配置文件，最终的application.yaml 使用k8s 的configmap/secret资源。

spring:
  profiles:
    ## 如果 PROFILE 为空，则使用dev
    active: ${PROFILE:dev}
  application:
    name: springboot-config
  cloud:
    # 监控k8s configmap/secret api获取配置
    kubernetes:
      reload:
        #自动更新配置的开关设置为打开
        enabled: true
        #更新配置信息的模式：polling是主动拉取，event是事件通知
        mode: polling
        #主动拉取的间隔时间是500毫秒
        period: 500
        #是否监控 Secret 的更改来执行更新
        monitoring-secrets: true

      config:
        namespace: springconfig
        name: ${spring.application.name}-cm
      # 模式仅启动configmap获取，启用secret使用enable-api
      secrets:
        enable-api: true
        namespace: springconfig
        name: ${spring.application.name}-secret
        #labels:                  #指定 Label 标签名词，根据这个标签筛选 Secret，读取其中配置
        #  secret: enabled        #自定义的 Label


management:
  endpoint:
    restart:
      enabled: true
    health:
      enabled: true
    info:
      enabled: true

在此模拟三种获取配置方式：

  • Value方式
  • 创建独立类ConfigurationProperties
  • Environment方式

3.1 Configmap

3.1.1 value方式

// -----------------value configmap-----------------
@Value("${config.applicationVersion}")
private String applicationVersion;

@Value("${config.app.domain}")
private String domain;


// configmap value
@RequestMapping("/value")
public String value() {
    return applicationVersion + "|" + domain;
}

3.1.2 ConfigurationProperties

@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "config")
@Component
public class SpringBootConfigProperties {
    private String applicationVersion;

    public String getApplicationVersion() {
        return applicationVersion;
    }
}

// -----------------properties configmap-----------------
@Autowired
private SpringBootConfigProperties springBootConfigProperties;

// configmap properties
@RequestMapping("/properties")
public String propertie() {
    return springBootConfigProperties.getApplicationVersion();
}

3.1.3 Environment

// -----------------env configmap & secret-----------------
@Autowired
private Environment environment;

// configmap env
@RequestMapping("/env")
public String env() {
    return environment.getProperty("config.applicationVersion") + "|" + environment.getProperty("config.app.domain");
}

3.2 Secret

3.2.1 value

// -----------------value secret-----------------
@Value("${secret.username}")
private String username;

@Value("${secret.password}")
private String password;


// secret value
@RequestMapping("/valuesecret")
public String values() {
    return username + "|" + password;
}

3.2.2 ConfigurationProperties

@ConfigurationProperties("secret")
@Component
@Data
public class SpringBootConfigPropertiesSecret {
    private String username;
    private String password;

}

// -----------------properties secret-----------------
@Autowired
private SpringBootConfigPropertiesSecret springBootConfigPropertiesSecret;

// secret properties
@RequestMapping("/propertiessecret")
public String properties() {
    return springBootConfigPropertiesSecret.getUsername() + "|" + springBootConfigPropertiesSecret.getPassword();
}

3.2.3 Environment

// -----------------env configmap & secret-----------------
@Autowired
private Environment environment;

// secret env
@RequestMapping("/envsecret")
public String envs() {
    return environment.getProperty("secret.username") + "|" + environment.getProperty("secret.password");
}

3.3 项目目录结构

3.4 K8s部署文件

3.4.1 Deployment

在此模拟一个简单的springboot web应用，提供web接口，将获取的configmap/secret 内容返回。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  namespace: springconfig
  name: springboot-config
  labels:
    app: springboot-config
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: springboot-config
  template:
    metadata:
      labels:
        app: springboot-config
    spec:
      containers:
        - name: springboot-config
          image: ccr.ccs.tencentyun.com/xxxxxxxxxxxxxops-dev/springbootconfig:img_v2
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          # 在此制定使用那个变量，用于指定配置文件
          env:
            - name: PROFILE
              value: prod
          ports:
            - containerPort: 8080
              protocol: TCP

          livenessProbe:
            httpGet:
              port: 8080
              path: /actuator/health
            periodSeconds: 10
            initialDelaySeconds: 3
            terminationGracePeriodSeconds: 10
            failureThreshold: 5
            timeoutSeconds: 10
          readinessProbe:
            httpGet:
              port: 8080
              path: /actuator/health
            initialDelaySeconds: 5
            periodSeconds: 10
            failureThreshold: 5
            timeoutSeconds: 10

3.4.2 Configmap

创建configmap 资源，内部包含dev/test/prod环境内容，具体使用那个配置，在deployment中 PROFILE 环境变量传入。

kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: springboot-config-cm
  namespace: springconfig
data:
  application.yml: |-
    spring:
      profiles: dev
    config:
      applicationVersion: dev-0.0.1
      app:
        domain: dev.web.app.com
        api-domain: devapi.web.app.com
        auth-callback-api: https://dev.web.app.com/dev/wx/bind-callback
        proxy-host: 192.168.9.82
        proxy-port: 8118
        cors-allowed-origins: http://local.web.app.com, https://dev.web.app.com
    ---
    spring:
      profiles: test
    config:
      applicationVersion: test-0.0.1
      app:
        domain: test.web.app.com
        api-domain: testapi.web.app.com
        auth-callback-api: https://test.web.app.com/dev/wx/bind-callback
        proxy-host: 192.168.9.82
        proxy-port: 8118
        cors-allowed-origins: http://local.web.app.com, https://test.web.app.com
    ---
    spring:
      profiles: prod
    config:
      applicationVersion: prod-0.0.1
      app:
        domain: web.app.com
        api-domain: api.web.app.com
        auth-callback-api: https://web.app.com/dev/wx/bind-callback
        proxy-host: 192.168.9.82
        proxy-port: 8118
        cors-allowed-origins: http://web.app.com, https://web.app.com

3.4.3 Secret

secret存储相对敏感的信息（尽管K8s中的secret使用的是 base64加密，后期可以配合vault 配合解决K8s配置安全性问题）

apiVersion: v1
kind: Secret
type: Opaque
metadata:
  name: springboot-config-secret
  namespace: springconfig
  labels:
    secret: enabled
data:
  secret.username: YWRtaW4NCg==
  secret.password: MTIzNDU2

3.4.4 Service

由于是web应用，提供servie暴露接口。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: springbootconfig
  namespace: springconfig
  labels:
    app: springboot-config
spec:
  ports:
    - port: 8080
      protocol: TCP
      targetPort: 8080
  type: ClusterIP
  selector:
    app: springboot-config

3.5 项目源码

项目位置：https://github.com/redhatxl/cloudnative-java

3.6 配置参数

3.6.1 ConfigMap 可配置参数

参数名称 类型 默认值 参数描述
spring.cloud.kubernetes.config.enabled Boolean true 是否启动 Config 动态配置
spring.cloud.kubernetes.config.name String ${spring.application.name} 设置要查找的 ConfigMap 的名称
spring.cloud.kubernetes.config.namespace String Client名称空间 设置在哪个 Kubernetes Namespace 查找 ConfigMap 资源
spring.cloud.kubernetes.config.paths List null 设置ConfigMap装入实例的路径
spring.cloud.kubernetes.config.enableApi Boolean true ConfigMap通过API 启用或禁用使用实例

3.6.2 Secret 可配置参数

参数名称 类型 默认值 参数描述
spring.cloud.kubernetes.secrets.enabled Boolean true 是否启动 Secret 动态配置
spring.cloud.kubernetes.secrets.name String ${spring.application.name} 设置要查找的 Secret 的名称
spring.cloud.kubernetes.secrets.namespace String Client名称空间 设置在哪个 Kubernetes Namespace 查找 Secret 资源
spring.cloud.kubernetes.secrets.labels Map null 设置用于查找 Secret 的标签
spring.cloud.kubernetes.secrets.paths List null 设置安装 Secret 的路径
spring.cloud.kubernetes.secrets.enableApi Boolean false 启用或禁用通过 API 监听 Secret

3.6.3 Reload 可配置参数

参数名称 类型 默认值 参数描述
spring.cloud.kubernetes.reload.enabled Boolean false 启动动态配置监控
spring.cloud.kubernetes.reload.monitoring-config-maps Boolean true 允许监视 ConfigMap 中的更改
spring.cloud.kubernetes.reload.monitoring-secrets Boolean false 允许监控 Secret 的变化
spring.cloud.kubernetes.reload.strategy Enum refresh 配置更新策略： – refresh(更新) – restart_context(重启Spring容器) – shutdown(杀死应用使Kubernetes对其重启))
spring.cloud.kubernetes.reload.mode Enum event 指定监听策略： – event：配置发生变化就执行更新 – polling：定时检测配置变化从而更新配置
spring.cloud.kubernetes.reload.period Duration 15s 使用 polling 策略时检测间隔时间

四 测试

服务部署完毕在springconfig 名称空间下

4.1 Configmap

  • 查看value

  • 查看properties

  • 查看env

修改cm内容(k edit cm -n springconfig springboot-config-cm)，查看内容

结论：value 使用pull模式，无法完成内容变更，使用env/properties方式获取内容，都会随着cm修改，根据pull周期理解生效。

4.2 Secret

  • 查看value

  • 查看properties

  • 查看env

修改secret内容(k edit secret -n springconfig springboot-config-secret)

  • 结论：value 使用pull模式，无法完成内容变更，使用env/properties方式获取内容，都会随着cm修改，根据pull周期理解生效。

五 其他

还是需要根据业务场景选择pull模式及拉去频率，以及是否需要重启IOC容器，控制影响范围。

参考链接

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