从0到1构建springboot web应用镜像并使用容器部署

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了从0到1构建springboot web应用镜像并使用容器部署相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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我们知道Docker三大概念：镜像、容器、仓库，其中镜像是容器运行的基础，我们一般来说的开发流程是从Docker Hub获取基础镜像，基于基础镜像进行一定的定制化开发（例如将应用程序放到镜像中），产生新的镜像，基于这个新的镜像启动容器，从而运行应用程序。

所以如何将一个应用程序生成一个镜像是非常关键的，本文以生成一个springboot镜像为例，展示如何生成一个镜像，以及基于这个镜像运行容器。

一、生成镜像的两种方法

Docker镜像的制作一般有两种方法，一种基于dockerfile配置文件，使用docker build进行，这是最推荐的正宗的镜像制作方法；第二种是通过使用docker commit这样的命令，手动将修改后的内容生成新的镜像。

1.1、使用commit生成镜像

这种方式不太适合大规模的镜像生成，一是对于镜像的构建内容无法回溯，二是操作效率比较低，但是在某些临时情况下却也有其方便之处，特别是开发测试时，如果临时需要安装一些新的软件，可以快捷生成新的镜像。

这里以生成一个自带Golang的镜像为例，演示如何使用commit生成镜像。

1.1.1、拉取Centos基础镜像

首先我们需要拉去一个Centos的基础镜像，Golang的安装将基于这个基础镜像进行操作。

搜索centos镜像：

[root@node1 ~]# docker search centos
INDEX       NAME                                                   DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
docker.io   docker.io/centos                                       DEPRECATED; The official build of CentOS.       7529      [OK]
docker.io   docker.io/kasmweb/centos-7-desktop                     CentOS 7 desktop for Kasm Workspaces            33
docker.io   docker.io/couchbase/centos7-systemd                    centos7-systemd images with additional deb...   7                    [OK]

拉取STARS数量最高的官方镜像

[root@node1 ~]# docker pull centos
Using default tag: latest
Trying to pull repository docker.io/library/centos ...
latest: Pulling from docker.io/library/centos
a1d0c7532777: Pull complete
Digest: sha256:a27fd8080b517143cbbbab9dfb7c8571c40d67d534bbdee55bd6c473f432b177
Status: Downloaded newer image for docker.io/centos:latest
1.1.2、启动Centos容器并安装Go
[root@node1 ~]# docker run -it centos /bin/bash
[root@311c53f54f2f /]#
[root@311c53f54f2f /]# go version
bash: go: command not found

这里证明基础的centos里面是没有golang的。

使用yum安装golang，发现如下错误提示

[root@311c53f54f2f /]# yum install go
Failed to set locale, defaulting to C.UTF-8
CentOS Linux 8 - AppStream                                                                                            71  B/s |  38  B     00:00
Error: Failed to download metadata for repo 'appstream': Cannot prepare internal mirrorlist: No URLs in mirrorlist

这是因为yum源的问题，执行以下命令可以解决：

[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# yum clean all
Failed to set locale, defaulting to C.UTF-8
0 files removed
[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# yum makecache
Failed to set locale, defaulting to C.UTF-8
CentOS Linux 8 - AppStream                                                                                           2.6 MB/s | 8.4 MB     00:03
CentOS Linux 8 - BaseOS                                                                                              2.0 MB/s | 4.6 MB     00:02
CentOS Linux 8 - Extras                                                                                              7.7 kB/s |  10 kB     00:01
Metadata cache created.

正常成功安装golang

[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# yum install go
[root@311c53f54f2f yum.repos.d]# go version
go version go1.16.12 linux/amd64
1.1.3、commit生成新镜像

首先使用docker ps查看当前的容器container id，这里是311c53f54f2f。

[root@node1 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
311c53f54f2f        centos              "/bin/bash"         13 minutes ago      Up 13 minutes

使用docker commit命令生成新的镜像

[root@node1 ~]# docker commit -a "lucas" -m "install golang" 311c53f54f2f centos-go:v1
sha256:019ab02d451defb75e2ee03948289ed008036ba7ec8a355cae28bdf7fbce07d2

再次使用docker image可以看到我们生成的centos-go的新镜像。

[root@node1 ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos-go           v1                  019ab02d451d        2 minutes ago       805 MB
docker.io/busybox   latest              bab98d58e29e        8 days ago          4.86 MB
docker.io/nginx     latest              904b8cb13b93        13 days ago         142 MB
docker.io/centos    latest              5d0da3dc9764        18 months ago       231 MB
1.1.4、使用新镜像验证Golang环境
[root@node1 ~]# docker run -it centos-go:v1 /bin/bash
[root@daff0519f2ca /]# go version
go version go1.16.12 linux/amd64

1.2、使用Dockerfile生成镜像

Dockerfile是一个包含Docker镜像构建指令的文本文件，用于自动化Docker镜像的构建过程。Dockerfile通过一系列指令来描述镜像的构建过程，包括基础镜像、依赖安装、文件拷贝、环境变量配置、启动命令等。Dockerfile的语法是类似于Shell脚本的语言。

Dockerfile由4个部分组成：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动指令。Dockerfile中的注释以#开头，可以用于描述指令的作用或者提供其他注释信息。

以下是一些常见的Dockerfile命令：

  1. FROM：指定基础镜像，例如FROM ubuntu:latest,FROM指令必须是除了注释意外的第一条指令，后续紧跟维护者信息指令。
  2. MAINTAINER：指定维护者的信息，例如MAINTAINER lucas。
  3. RUN：在镜像中运行命令，例如RUN apt-get update && apt-get install -y nginx。
  4. CMD：指定容器启动时要运行的命令，例如CMD [“nginx”, “-g”, “daemon off;”]。
  5. EXPOSE：声明容器要监听的端口，例如EXPOSE 80。
  6. ENV：设置环境变量，例如ENV NODE_ENV production。
  7. ADD：将文件复制到镜像中，例如ADD app.js /app.js。
  8. COPY：将文件复制到镜像中，例如COPY app.js /app.js。
  9. WORKDIR：设置工作目录，例如WORKDIR /app。
  10. USER：设置容器启动时要使用的用户，例如USER nginx。
  11. VOLUME：声明容器数据卷，例如VOLUME /data。
  12. ENTRYPOINT：指定容器启动时要运行的命令，例如ENTRYPOINT ["nginx", "-g", "daemon off;"]。

这些命令是常用的，但Dockerfile还有其他命令可以使用。可以查看Docker官方文档以获取更多信息。

完成了dockerfile的配置以后，使用docker build就可以构建镜像了。docker build命令可以通过指定不同的参数来自定义构建过程。例如，你可以使用--no-cache选项来强制Docker在构建镜像时不使用缓存，或者使用--build-arg选项来传递构建时需要的环境变量。可以通过docker build --help命令查看所有可用的选项。

二、基于Dockerfile生成一个springboot镜像

这里我们演示一下如何使用dockerfile构建一个springboot web应用镜像，并使用docker启动容器。

2.1、准备springboot应用jar包

我们准备一个基于springboot开发的应用服务，这个服务开放8080端口，访问是返回一个用户的姓名信息。

为了方便，可以使用spring initializr 在线生成demo代码，在demo代码的基础上开发一个controller返回一个User对象的name信息，由于这块代码比较简单，这里就不详述过程了。

代码完成以后使用mvn clean package进行打包，这里打包成功以后生成了demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar，我们使用java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就可以运行这个应用程序。

2.2、编写Dockerfile

在项目根目录下创建一个名为Dockerfile的文件，并在其中添加以下内容：

FROM openjdk:18-jdk-alpine
MAINTAINER lucas
COPY target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar /usr/app/
WORKDIR /usr/app
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar"]

在上面的Dockerfile中，FROM指令指定了基础镜像为openjdk:18-jdk-alpine，COPY指令将构建好的可执行jar包复制到容器中，WORKDIR指令设置工作目录为/usr/app，EXPOSE指令指定了容器运行的端口为8080，ENTRYPOINT指令指定了容器启动时要执行的命令为java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar。

在终端中进入项目根目录，然后执行以下命令构建镜像：

docker build -t demo:latest .

其中，-t参数指定了镜像的名称和版本号，.参数指定了Dockerfile所在的目录。

[root@node1 docker]# docker build -t demo:latest .
Sending build context to Docker daemon 51.05 MB
Step 1/6 : FROM openjdk:18-jdk-alpine
 ---> c89120dcca4c
Step 2/6 : MAINTAINER lucas
 ---> Running in 3d0ae6d2a813
 ---> 085b9066ca7b
Removing intermediate container 3d0ae6d2a813
Step 3/6 : COPY target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar /usr/app/
 ---> c5c77f80f179
Removing intermediate container 00228e4b0aed
Step 4/6 : WORKDIR /usr/app
 ---> bdb555e3fb18
Removing intermediate container 35682266f140
Step 5/6 : EXPOSE 8080
 ---> Running in 499d9888fa01
 ---> 0fca023e8f23
Removing intermediate container 499d9888fa01
Step 6/6 : ENTRYPOINT java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
 ---> Running in 661fdaafa31d
 ---> 61e80950d665
Removing intermediate container 661fdaafa31d
Successfully built 61e80950d665

可以看到构建成功，使用docker images 可以查看到构建成功的镜像。

三、运行容器服务，验证镜像的可用性

以上步骤已经使用docker build生成了镜像，接下来就可以使用这个镜像启动容器，启动后会自动启动应用程序。

在终端中执行以下命令启动容器：

docker run -d -p 8080:8080 demo:latest

其中，-d参数指定了容器在后台运行，-p参数指定了容器的端口映射，demo:latest参数指定了要运行的镜像名称和版本号。

访问对应的web服务进行访问验证，结果如下：

云原生初体验:在k8s上部署springboot应用


你会不会对“云原生”很有兴趣，却不知道从何入手？

本文会在window环境下，构建一套基于k8s的istio环境，并且通过skaffold完成镜像的构建和项目部署到集群环境。其实对于实验环境有限的朋友们，完全可以在某里云上，按量付费搞3台”突发性能实例“，玩一晚，也就是杯咖啡钱。

好吧，让我开始吧！


执行流程

整体流程的话，如下图所示，通过 Skaffold+jib 将开发的应用打包成镜像，提交到本地仓库，并且将应用部署到集群中。k8s中部署2个pod，模拟应用不同的版本，并且配置访问权重20%：80%。

云原生初体验:在k8s上部署springboot应用


环境选择

我之前有文章详细介绍过minikube。本次实验，开始的时候，我就一直沉溺在使用kind的便捷上，而且直接可以在docker上部署集群，可以说非常方便。但是由于我对K8S的理解并不足够，导致后面遇到了很多问题，所以，在这里建议新上手的小伙伴，还是使用minikube吧。k3s和RKE都需要多台虚拟机，碍于机器性能，这种方案暂时不考虑了。

下面表格，对比了minikube、kind、k3s 部署环境，以及支持情况，方便大家选择。


 minikube kind k3s
runtime VM container native
supported architectures AMD64 AMD64 AMD64, ARMv7, ARM64
supported container runtimes Docker,CRI-O,containerd,gvisor Docker Docker, containerd
startup time initial/following 5:19 / 3:15 2:48 / 1:06 0:15 / 0:15
memory requirements 2GB 8GB (Windows, MacOS) 512 MB
requires root? no no yes (rootless is experimental)
multi-cluster support yes yes no (can be achieved using containers)
multi-node support no yes yes
project page https://minikube.sigs.k8s.io/ https://kind.sigs.k8s.io/ https://k3s.io/

[1]    表格引用自：http://jiagoushi.pro/minikube-vs-kind-vs-k3s-what-should-i-use


docker desktop 没有特殊要求。其他的自己用的顺手就好，还是需要特别说一下minikube，别用最新的coredns一直都拉不下来，除非你的魔法，可以完全搞定，否则，还是用阿里编译的minikube版本吧，别跟自己较劲，别问我为什么...  

我用的版本罗列在下面了：

➜  ~ istioctl version
client version: 1.10.2
control plane version: 1.10.2
data plane version: 1.10.2 (10 proxies)

➜  ~ minikube version
minikube version: v1.18.1
commit: 511aca80987826051cf1c6527c3da706925f7909

➜  ~ skaffold version
v1.29.0



环境搭建


使用minikube创建集群

使用 hyperv 作为引擎 ， 内存 8192M cup 4核，不能再少了，否则拉不起来 istio  

➜  ~ minikube start  --image-mirror-country='cn' --registry-mirror=https://hq0igpc0.mirror.aliyuncs.com --vm-driver="hyperv" --memory=8192 --cpus=4 --hyperv-virtual-switch="minikubeSwitch" --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

还要在 hyperv里创建一个虚拟路由，这里我构建了一个内部网络，这样可以通过设置网卡的ip，将内部网络的网段固定下来，否则，每次重启都会变化ip

云原生初体验:在k8s上部署springboot应用

配置让内部网络，共享访问互联网

云原生初体验:在k8s上部署springboot应用

启动成功

➜  istio-1.10.2 minikube start
以上是关于从0到1构建springboot web应用镜像并使用容器部署的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 Docker + SpringBoot2.0快速构建镜像


 使用Maven插件构建Docker镜像


 用了SpringBoot 2.3.0 这个新特性，从此构建Docker镜像贼快！


 使用Buildpacks高效构建Docker镜像


 使用Buildpacks高效构建Docker镜像


 云原生初体验:在k8s上部署springboot应用