譯者 | 李睿
審校 | 孫淑娟
為了說明如何使用Kubernetes，建議考慮本文介紹的區塊鏈案例，并探討為加密貨幣市場開發的應用程序。這個應用程序使用的技術是實用的，也可以用于其他項目。換句話說，技術任務是一個非常通用的解決方案，主要針對Kubernetes進行了專門調整，也可以用于其他行業。
使用的技術
該項目是一個啟動項目，預算有限。而開發人員將定期為投資者提供演示，并定期展示開發新功能的進展情況。因此決定使用以下技術：
- Node JS(NestJS 框架)
- Postgre SQL數據庫
- Kafka JS
- Kubernetes(k8s)+Helm圖表
- Flutter
- React
開發過程
對于第一階段，開發人員的主要目的是將其應用程序拆分為微服務。在這一案例中，決定創建6個微服務。
(1)管理微服務
(2)核心微服務
(3)支付微服務
(4)郵件和通知服務
(5)Cron任務服務
(6)Webhooks微服務
值得一提的是，雖然技術堆棧是實用的，并且可以在各種情況下使用而無需更改，但上述微服務卻不是，它們是專門為這一項目中所需的功能而創建的。因此可以使用相同的技術，但必須根據需要設計新的微服務。
以下了解如何在NestJS上制作這些微服務。需要為Kafka消息代理進行配置選項。因此，為所有微服務的常用模塊和配置創建了一個共享資源文件夾。
微服務配置選項
import { ClientProviderOptions, Transport } from '@nestjs/microservices';
import CONFIG from '@application-config';
import { ConsumerGroups, ProjectMicroservices } from './microservices.enum';
const { BROKER_HOST, BROKER_PORT } = CONFIG.KAFKA;
export const PRODUCER_CONFIG = (name: ProjectMicroservices): ClientProviderOptions => ({
name,
transport: Transport.KAFKA,
options: {
client: {
brokers: [`${BROKER_HOST}:${BROKER_PORT}`],
},
}
});
export const CONSUMER_CONFIG = (groupId: ConsumerGroups) => ({
transport: Transport.KAFKA,
options: {
client: {
brokers: [`${BROKER_HOST}:${BROKER_PORT}`],
},
consumer: {
groupId
}
}
});以消費者模式將管理面板微服務連接到Kafka。它將允許捕獲和處理來自主題的事件。
使應用程序在微服務模式下工作，以便能夠使用事件：
app.connectMicroservice(CONSUMER_CONFIG(ConsumerGroups.ADMIN)); await app.startAllMicroservices();
可以注意到消費者配置包含groupId。這是一個重要的選項，它將允許來自同一組的消費者從主題中獲取事件，并將它們分發給彼此以更快地處理它們。
例如，假設微服務接收事件的速度快于處理它們的速度。在這種情況下，可以進行自動擴展以生成額外的pod以在它們之間共享負載，并使該過程加快兩倍。
為了實現這一點，消費者應該在組中，并且在擴展之后，生成的pod也將在同一個組中。因此，他們將能夠共享加載，而不是處理來自不同Kafka分區的相同主題事件。
以下了解一個如何在NestJS中捕獲和處理Kafka事件的示例：
消費者控制器
import { Controller } from '@nestjs/common';
import { Ctx, KafkaContext, MessagePattern, EventPattern, Payload } from '@nestjs/microservices';
@Controller('consumer')
export class ConsumerController {
@MessagePattern('hero')
readMessage(@Payload() message: any, @Ctx() context: KafkaContext) {
return message;
}
@EventPattern('event-hero')
sendNotif(data) {
console.log(data);
}
}消費者可以在兩種模式下工作。它接收事件并處理它們而不返回任何響應(EventPattern
decorator)，或者在處理事件后將響應返回給生產者(MessagePattern
decorator)。EventPattern更好，如果可能的話應該是首選，因為它不包含任何額外的源代碼層來提供請求/響應功能。
生產者呢?
對于連接生產者，需要為負責發送事件的模塊提供生產者配置。
生產者連接
import { Module } from '@nestjs/common';
import DatabaseModule from '@shared/database/database.module';
import { ClientsModule } from '@nestjs/microservices';
import { ProducerController } from './producer.controller';
import { PRODUCER_CONFIG } from '@shared/microservices/microservices.config';
import { ProjectMicroservices } from '@shared/microservices/microservices.enum';
@Module({
imports: [
DatabaseModule,
ClientsModule.register([PRODUCER_CONFIG(ProjectMicroservices.ADMIN)]),
],
controllers: [ProducerController],
providers: [],
})
export class ProducerModule {}基于事件的生產者
import { Controller, Get, Inject } from '@nestjs/common';
import { ClientKafka } from '@nestjs/microservices';
import { ProjectMicroservices } from '@shared/microservices/microservices.enum';
@Controller('producer')
export class ProducerController {
constructor(
@Inject(ProjectMicroservices.ADMIN)
private readonly client: ClientKafka,
) {}
@Get()
async getHello() {
this.client.emit('event-hero', { msg: 'Event Based'});
}
}基于請求/響應的生產者
import { Controller, Get, Inject } from '@nestjs/common';
import { ClientKafka } from '@nestjs/microservices';
import { ProjectMicroservices } from '@shared/microservices/microservices.enum';
@Controller('producer')
export class ProducerController {
constructor(
@Inject(ProjectMicroservices.ADMIN)
private readonly client: ClientKafka,
) {}
async onModuleInit() {
// Need to subscribe to a topic
// to make the response receiving from Kafka microservice possible
this.client.subscribeToResponseOf('hero');
await this.client.connect();
}
@Get()
async getHello() {
const responseBased = this.client.send('hero', { msg: 'Response Based' });
return responseBased;
}
}每個微服務可以同時在兩種模式(生產者/消費者)或兩種模式(混合)下工作。通常情況下，微服務使用混合模式來達到負載平衡的目的，為主題生成事件并均勻地使用它們，共享負載。
基于Helm圖表模板的Kubernetes配置，針對每個微服務實現。
Helm圖表描述的Admin API微服務組件及其結構
該模板由幾個配置文件組成：
以下來看每個配置文件(沒有Helm模板)
Admin-API部署
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: admin-api
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: admin-api
template:
metadata:
labels:
app: admin-api
spec:
containers:
- name: admin-api
image: xxx208926xxx.dkr.ecr.us-east-1.amazonaws.com/project-name/stage/admin-api
resources:
requests:
cpu: 250m
memory: 512Mi
limits:
cpu: 250m
memory: 512Mi
ports:
- containerPort: 80
env:
- name: NODE_ENV
value: production
- name: APP_PORT
value: "80"
部署可以包含更多的精簡配置，如資源限制、健康檢查配置、更新策略等。但是提供了一個基本配置示例，可以根據任何其他項目的需要進行擴展。
Admin-API服務
--
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: admin-api
spec:
selector:
app: admin-api
ports:
- name: admin-api-port
port: 80
targetPort: 80
protocol: TCP
type: NodePort
需要將服務暴露給外界才能使用它。通過負載均衡器公開的應用程序，并提供SSL配置以使用安全的HTTPS連接。
需要在集群上安裝一個負載均衡控制器。這是最流行的解決方案：AWS負載均衡器控制器。
然后，需要使用以下配置創建入口：
Admin-API入口控制器
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
namespace: default
name: admin-api-ingress
annotations:
alb.ingress.kubernetes.io/load-balancer-name: admin-api-alb
alb.ingress.kubernetes.io/ip-address-type: ipv4
alb.ingress.kubernetes.io/tags: Environment=production,Kind=application
alb.ingress.kubernetes.io/scheme: internet-facing
alb.ingress.kubernetes.io/certificate-arn: arn:aws:acm:us-east-2:xxxxxxxx:certificate/xxxxxxxxxx
alb.ingress.kubernetes.io/listen-ports: '[{"HTTP": 80}, {"HTTPS":443}]'
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-protocol: HTTPS
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-path: /healthcheck
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-interval-seconds: '15'
alb.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: '443'
alb.ingress.kubernetes.io/group.name: admin-api
spec:
ingressClassName: alb
rules:
- host: example.com
http:
paths:
- path: /*
pathType: ImplementationSpecific
backend:
service:
name: admin-api
port:
number: 80
應用這一配置后，將創建一個新的alb負載均衡器，需要使用在“host”參數中提供的名稱創建一個域，并將流量從該主機路由到負載均衡器。
Admin-API自動擴展配置
apiVersion: autoscaling/v2beta1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: admin-api-hpa
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: admin-api
minReplicas: 1
maxReplicas: 2
metrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
targetAverageUtilization: 90
Helm呢?
當想要降低K8s基礎設施的復雜性時，Helm變得非常有用。如果沒有這個工具——需要編寫很多yml文件才能在集群上運行它。
此外，應該記住應用程序、標簽、名稱等之間的關系。但是，可以使用Helm使一切變得更簡單。它的工作方式類似于包管理器，允許創建應用程序的模板，然后使用簡單的命令準備和運行它。
使用Helm來制作模板：
Admin-API 部署(Helm圖表)
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: {{ .Values.global.appName }}
spec:
selector:
app: {{ .Values.global.appName }}
ports:
- name: {{ .Values.global.appName }}-port
port: {{ .Values.externalPort }}
targetPort: {{ .Values.internalPort }}
protocol: TCP
type: NodePort
Admin-API 服務(Helm圖表)
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
namespace: default
name: ingress
annotations:
alb.ingress.kubernetes.io/load-balancer-name: {{ .Values.ingress.loadBalancerName }}
alb.ingress.kubernetes.io/ip-address-type: ipv4
alb.ingress.kubernetes.io/tags: {{ .Values.ingress.tags }}
alb.ingress.kubernetes.io/scheme: internet-facing
alb.ingress.kubernetes.io/certificate-arn: {{ .Values.ingress.certificateArn }}
alb.ingress.kubernetes.io/listen-ports: '[{"HTTP": 80}, {"HTTPS":443}]'
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-protocol: HTTPS
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-path: {{ .Values.ingress.healthcheckPath }}
alb.ingress.kubernetes.io/healthcheck-interval-seconds: {{ .Values.ingress.healthcheckIntervalSeconds }}
alb.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: '443'
alb.ingress.kubernetes.io/group.name: {{ .Values.ingress.loadBalancerGroup }}
spec:
ingressClassName: alb
rules:
- host: {{ .Values.adminApi.domain }}
http:
paths:
- path: {{ .Values.adminApi.path }}
pathType: ImplementationSpecific
backend:
service:
name: {{ .Values.adminApi.appName }}
port:
number: {{ .Values.adminApi.externalPort }}
Admin-API自動擴展配置(Helm圖表)
{{- if .Values.autoscaling.enabled }}
apiVersion: autoscaling/v2beta1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: {{ include "ks.fullname" . }}
labels:
{{- include "ks.labels" . | nindent 4 }}
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: {{ include "ks.fullname" . }}
minReplicas: {{ .Values.autoscaling.minReplicas }}
maxReplicas: {{ .Values.autoscaling.maxReplicas }}
metrics:
{{- if .Values.autoscaling.targetCPUUtilizationPercentage }}
- type: Resource
resource:
name: cpu
targetAverageUtilization: {{ .Values.autoscaling.targetCPUUtilizationPercentage }}
{{- end }}
{{- if .Values.autoscaling.targetMemoryUtilizationPercentage }}
- type: Resource
resource:
name: memory
targetAverageUtilization: {{ .Values.autoscaling.targetMemoryUtilizationPercentage }}
{{- end }}
{{- end }}模板的值位于“values.yml”、“values-dev.yml”和“values-stage.yml”文件中。使用哪一個取決于環境。檢查一下dev
env的一些值的示例。
Admin-API Helm Values-Stage.yml File
env: stage
appName: admin-api
domain: admin-api.xxxx.com
path: /*
internalPort: '80'
externalPort: '80'
replicas: 1
image:
repository: xxxxxxxxx.dkr.ecr.us-east-2.amazonaws.com/admin-api
pullPolicy: Always
tag: latest
ingress:
loadBalancerName: project-microservices-alb
tags: Environment=stage,Kind=application
certificateArn: arn:aws:acm:us-east-2:xxxxxxxxx:certificate/xxxxxx
healthcheckPath: /healthcheck
healthcheckIntervalSeconds: '15'
loadBalancerGroup: project-microservices
autoscaling:
enabled: false
minReplicas: 1
maxReplicas: 100
targetCPUUtilizationPercentage: 80
env:
- name: NODE_ENV
value: stage
- name: ADMIN_PORT
value: "80"
要在集群上應用配置，需要升級圖表并重新啟動部署。
以下檢查負責此操作的GitHub Actions步驟。
在GitHub操作中應用Helm配置
env: stage
appName: admin-api
domain: admin-api.xxxx.com
path: /*
internalPort: '80'
externalPort: '80'
replicas: 1
image:
repository: xxxxxxxxx.dkr.ecr.us-east-2.amazonaws.com/admin-api
pullPolicy: Always
tag: latest
ingress:
loadBalancerName: project-microservices-alb
tags: Environment=stage,Kind=application
certificateArn: arn:aws:acm:us-east-2:xxxxxxxxx:certificate/xxxxxx
healthcheckPath: /healthcheck
healthcheckIntervalSeconds: '15'
loadBalancerGroup: project-microservices
autoscaling:
enabled: false
minReplicas: 1
maxReplicas: 100
targetCPUUtilizationPercentage: 80
env:
- name: NODE_ENV
value: stage
- name: ADMIN_PORT
value: "80"
結語
最終，本文研究了如何在特定案例中使用Kubernetes構建微服務。顯然跳過了其他必備步驟和組件，將代碼示例轉換為成熟的工作應用程序。但是，上述源代碼足以展示和解釋Kubernetes微服務是如何構建的。
原文標題：??Blockchain Case Using Kubernetes??，作者：Tetiana Stoyk
