Spring Boot: Kubernetes 部署

Q: 如何排查 Pod 启动失败？

1） kubectl describe pod <name> 查看 Events；2） kubectl logs <name> 查看容器日志；3） kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp 查看集群事件。

最后更新：2026-08-26

Kubernetes 是容器编排的操作系统——自动伸缩、滚动更新、自愈恢复，让应用永远在线。

1. 你将学到

K8s Deployment 与 ReplicaSet：滚动更新与回滚策略
Service 类型（ClusterIP / NodePort / LoadBalancer）与 Ingress 路由
ConfigMap / Secret 管理应用配置与敏感信息
Liveness / Readiness 探针与健康检查
Bob 使用 Helm Chart 管理 OrderFlow 的 K8s 部署配置

2. 一个云原生运维的真实故事

(1) 痛点：手动运维不堪重负

OrderFlow 生产环境运行在 3 台服务器上，Bob 手动管理每台服务器的 Docker 容器。一次服务器宕机，Bob 凌晨 3 点手动在其他服务器上启动新容器。大促时需要扩容，Bob 手动启动更多容器然后配置负载均衡，每次扩容耗时 30 分钟。Charlie 要求自动伸缩，Bob 说"我做不到"。

(2) Kubernetes 的解法

K8s 声明式配置，自动管理：

YAML

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: orderflow
spec:
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: orderflow
        image: orderflow-service:latest
        livenessProbe:
          httpGet: { path: /actuator/health/liveness, port: 8080 }
        readinessProbe:
          httpGet: { path: /actuator/health/readiness, port: 8080 }

节点宕机？K8s 自动在其他节点重启 Pod。流量激增？HPA 自动扩容。

(3) 收益

Bob 用 K8s 部署 OrderFlow 后：节点故障自动恢复（MTTR 从 2 小时降到 30 秒），HPA 自动伸缩（扩容从 30 分钟降到 2 分钟），Bob 再也不用凌晨修服务器了。

3. K8s 核心资源

(1) 资源依赖关系

graph TD
    A[Ingress<br/>External Access] --> B[Service<br/>Internal LB]
    B --> C[Deployment<br/>Pod Template]
    C --> D[ReplicaSet<br/>Pod Replicas]
    D --> E[Pod<br/>Container Group]
    E --> F[Container<br/>OrderFlow App]
    G[ConfigMap] --> F
    H[Secret] --> F

资源	职责	类比
Pod	最小部署单元，包含容器	一个进程组
Deployment	管理 Pod 副本数和更新策略	进程管理器
Service	为 Pod 提供稳定访问入口	负载均衡器
Ingress	HTTP 路由规则	Nginx 反向代理
ConfigMap	非敏感配置	配置文件
Secret	敏感配置	加密配置文件

4. Deployment 与滚动更新

▶ 示例： OrderFlow Deployment

YAML

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: orderflow
  labels:
    app: orderflow
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: orderflow
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
      maxSurge: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: orderflow
    spec:
      containers:
      - name: orderflow
        image: registry.example.com/orderflow-service:1.0.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        - containerPort: 8081
        env:
        - name: SPRING_PROFILES_ACTIVE
          value: "prod"
        - name: DB_HOST
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: orderflow-config
              key: database.host
        - name: DB_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: orderflow-secrets
              key: database.password
        resources:
          requests:
            memory: "512Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "1Gi"
            cpu: "500m"

输出：

TEXT 📖 仅展示

Deployment.apps/my-app created
Service/my-app-service exposed
Ingress/my-app-ingress created

滚动更新参数	含义	推荐值
`maxUnavailable`	最多不可用 Pod 数	1（或 25%）
`maxSurge`	最多超出目标副本数	1（或 25%）

▶ 示例：滚动更新与回滚

BASH

# Update image version (triggers rolling update)
kubectl set image deployment/orderflow orderflow=registry.example.com/orderflow-service:2.0.0

# Check rollout status
kubectl rollout status deployment/orderflow

# Rollback to previous version
kubectl rollout undo deployment/orderflow

# View rollout history
kubectl rollout history deployment/orderflow

输出：

TEXT 📖 仅展示

# 命令执行成功

5. Service 与 Ingress

▶ 示例： Service 定义

YAML

# ClusterIP Service (internal access)
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: orderflow
spec:
  selector:
    app: orderflow
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 8080
  - name: management
    port: 8081
    targetPort: 8081
  type: ClusterIP

输出：

TEXT 📖 仅展示

Configuration applied successfully

Service 类型	访问范围	适用场景
ClusterIP	集群内部	微服务间调用
NodePort	集群外部（节点 IP:端口）	简单外部访问
LoadBalancer	云厂商负载均衡器	生产环境（云）
ExternalName	DNS CNAME	引用外部服务

▶ 示例： Ingress 路由

YAML

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: orderflow-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: api.orderflow.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: orderflow
            port:
              number: 80
  tls:
  - hosts:
    - api.orderflow.example.com
    secretName: orderflow-tls

输出：

TEXT 📖 仅展示

Deployment.apps/my-app created
Service/my-app-service exposed
Ingress/my-app-ingress created

6. ConfigMap 与 Secret

▶ 示例： ConfigMap 和 Secret

YAML

# ConfigMap: non-sensitive configuration
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: orderflow-config
data:
  database.host: "mysql-service"
  database.name: "orderflow"
  redis.host: "redis-service"
  spring.profiles.active: "prod"
  management.server.port: "8081"
---
# Secret: sensitive configuration (base64 encoded)
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: orderflow-secrets
type: Opaque
data:
  database.password: b3JkZXJmbG93MTIz   # base64 of "orderflow123"
  redis.password: cmVkaXNwYXNz          # base64 of "redispass"
  jwt.private-key: LS0tLS1CRUdJTi...    # base64 of private key

输出：

TEXT 📖 仅展示

Configuration applied successfully

维度	ConfigMap	Secret
数据类型	明文	Base64 编码
适用内容	非敏感配置	密码、密钥、证书
存储方式	etcd 明文	etcd 可加密
大小限制	1MB	1MB

🔒 安全： Secret 只是 Base64 编码，不是加密。生产环境应启用 etcd 加密，或使用 Vault 等外部密钥管理。

7. Liveness 与 Readiness 探针

▶ 示例：探针配置

YAML

spec:
  containers:
  - name: orderflow
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /actuator/health/liveness
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 60
      periodSeconds: 30
      timeoutSeconds: 3
      failureThreshold: 3
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /actuator/health/readiness
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 30
      periodSeconds: 10
      timeoutSeconds: 3
      failureThreshold: 3
    startupProbe:
      httpGet:
        path: /actuator/health/liveness
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 5
      failureThreshold: 30

输出：

TEXT 📖 仅展示

配置文件已生效

YAML

# application-prod.yml: Enable liveness/readiness groups
management:
  endpoint:
    health:
      show-details: always
      group:
        liveness:
          include: livenessState
        readiness:
          include: readinessState, db, redis

探针类型	用途	失败后果
`livenessProbe`	检测进程是否存活	重启容器
`readinessProbe`	检测是否准备好接收流量	从 Service 摘除
`startupProbe`	检测应用是否启动完成	启动期间禁用其他探针

8. 综合示例：OrderFlow K8s 完整部署

YAML

# k8s/namespace.yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: orderflow

---
# k8s/configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: orderflow-config
  namespace: orderflow
data:
  SPRING_PROFILES_ACTIVE: "prod"
  DB_HOST: "mysql-service"
  DB_NAME: "orderflow"
  REDIS_HOST: "redis-service"
  MANAGEMENT_SERVER_PORT: "8081"

---
# k8s/secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: orderflow-secrets
  namespace: orderflow
type: Opaque
data:
  DB_PASSWORD: b3JkZXJmbG93MTIz

---
# k8s/deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: orderflow
  namespace: orderflow
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels: { app: orderflow }
  strategy:
    rollingUpdate: { maxUnavailable: 1, maxSurge: 1 }
  template:
    metadata:
      labels: { app: orderflow }
    spec:
      containers:
      - name: orderflow
        image: registry.example.com/orderflow-service:1.0.0
        ports:
        - { containerPort: 8080 }
        - { containerPort: 8081 }
        envFrom:
        - configMapRef: { name: orderflow-config }
        - secretRef: { name: orderflow-secrets }
        resources:
          requests: { memory: "512Mi", cpu: "250m" }
          limits: { memory: "1Gi", cpu: "500m" }
        livenessProbe:
          httpGet: { path: /actuator/health/liveness, port: 8080 }
          initialDelaySeconds: 60; periodSeconds: 30; failureThreshold: 3
        readinessProbe:
          httpGet: { path: /actuator/health/readiness, port: 8080 }
          initialDelaySeconds: 30; periodSeconds: 10; failureThreshold: 3

---
# k8s/service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: orderflow
  namespace: orderflow
spec:
  selector: { app: orderflow }
  ports:
  - { name: http, port: 80, targetPort: 8080 }
  type: ClusterIP

---
# k8s/ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: orderflow-ingress
  namespace: orderflow
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: api.orderflow.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service: { name: orderflow, port: { number: 80 } }

❓ 常见问题

Q Deployment 和 StatefulSet 有什么区别？

A Deployment 管理无状态应用（可随意替换），StatefulSet 管理有状态应用（固定网络标识、持久存储）。OrderFlow 是无状态服务，用 Deployment。MySQL 是有状态服务，用 StatefulSet 或 Operator。

Q 如何实现零停机部署？

A 1）配置 readinessProbe，Pod 就绪后才加入 Service；2）滚动更新策略 maxUnavailable=0；3）preStop hook 优雅关闭（sleep 10 等待流量排空）；4）应用实现优雅停机（server.shutdown=graceful）。

Q ConfigMap 更新后 Pod 会自动获取新配置吗？

A 环境变量方式不会自动更新（需要重启 Pod）。Volume 挂载方式会自动更新（延迟约 60 秒）。Spring Cloud Kubernetes 支持配置热刷新。

Q 如何选择 CPU/内存的 requests 和 limits？

A requests 决定调度和最小保障，limits 决定最大可用。建议 limits = 2 × requests。设置过低导致 OOM Kill 或 CPU 限流，过高浪费资源。先观察实际用量再调优。

Q Helm Chart 的优势是什么？

A Helm 是 K8s 的包管理器，把所有 YAML 模板化，支持变量替换、版本管理、一键部署/升级/回滚。适合管理复杂的多资源部署。

Q 如何排查 Pod 启动失败？

A 1）kubectl describe pod <name> 查看 Events；2）kubectl logs <name> 查看容器日志；3）kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp 查看集群事件。

📖 小节

Deployment 管理 Pod 副本和滚动更新，maxUnavailable/maxSurge 控制更新节奏
Service 提供 Pod 稳定访问入口，ClusterIP 内部、LoadBalancer 外部
Ingress 配置 HTTP 路由和 TLS，相当于 K8s 的反向代理
ConfigMap 管理非敏感配置，Secret 管理敏感信息（Base64 编码）
Liveness/Readiness/Startup 探针分别检测存活、就绪、启动状态
声明式配置 + 滚动更新 = 零停机部署

📝 作业

基础题（难度⭐）：为 OrderFlow 编写 Deployment + Service YAML，部署到本地 K8s（minikube 或 kind），验证应用可访问。
进阶题（难度⭐⭐）：添加 ConfigMap + Secret + Ingress 配置，实现外部域名访问。配置 Liveness 和 Readiness 探针，模拟 Pod 故障验证自动恢复。
挑战题（难度⭐⭐⭐）：使用 Helm Chart 管理 OrderFlow 的 K8s 部署，支持 values.yaml 变量替换（镜像版本、副本数、资源配置），实现 helm upgrade 滚动更新和 helm rollback 回滚。

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关于我们

Spring Boot: Kubernetes 部署

1. 你将学到

2. 一个云原生运维的真实故事

(1) 痛点：手动运维不堪重负

(2) Kubernetes 的解法

(3) 收益

3. K8s 核心资源

(1) 资源依赖关系

4. Deployment 与滚动更新

▶ 示例： OrderFlow Deployment

▶ 示例： 滚动更新与回滚

5. Service 与 Ingress

▶ 示例： Service 定义

▶ 示例： Ingress 路由

6. ConfigMap 与 Secret

▶ 示例： ConfigMap 和 Secret

7. Liveness 与 Readiness 探针

▶ 示例： 探针配置

8. 综合示例：OrderFlow K8s 完整部署

❓ 常见问题

📖 小节

📝 作业

🙏 帮我们做得更好

▶ 示例：滚动更新与回滚

▶ 示例：探针配置