JSUG20171027-spfingboot-k8s-ocp

JSUG勉強会 2017年その8
Spring Boot on
Kubernetes/OpenShift
2017年 10月 27日
レッドハット株式会社テクニカルセールス本部
シニアソリューションアーキテクト
須江信洋 (nosue@redhat.com / @nobusue)

Agenda
• マイクロサービスとSpringとコンテナ
• Kubernetesで動かすミニマルなSpring Boot
Microservices または Kubernetes概観
(by 林さん)
• Fabric8 Maven Plugin
• Spring Cloud Kubernetes
2

自己紹介
• 須江信洋（すえのぶひろ）
– Mail: nosue@redhat.com
– Twitter: @nobusue
• 約14年JavaEE関連に携わる(1999〜2013)
• Enterprise Mobile製品担当(2012〜2013)
• IoTサービス関連ベンチャー開発から運用まで
(2014〜2017)
– ストリーミングデータ処理
– マイクロサービス化
– コンテナプラットフォーム構築/運用
3

マイクロサービスとコンテナ
4

サービスが小さく、自律
的であるため、素早く開
発してデリバリーできる
サービスが小さいため、
デリバリーの自動化やモ
ニタリングが容易
細かい粒度でスケーラビ
リティを制御でき、リソー
スの利用を最適化しやす
い
SCALABILITY
よく聞くマイクロサービスのメリット
FAST TIME TO MARKET EFFICIENCY
5

例えばスケーラビリティ
モノリシックなシステム
Microservices
アプリケーション単位でしか
スケールアウトできない
サービス単位で細かくリソース
調整可能
6

マイクロサービスの課題
MyService
Resilience
Discovery
Load
Balancing
Scaling /
Elasticity
Logging
Monitoring
Build,
Deployment
Pipeline
Tracing
Invocation
Messaging /
IPC
API Authentication
7

マイクロサービスの課題
l 構築
Ø サービスの境界 / 粒度
Ø ビルド / デプロイの効率化
Ø サービス間連携 (サービスディスカバリ、オーケストレーション、コレオグラフィー)
Ø テスト (サービス単位 / エンドツーエンド)
Ø 自律的な回復
l 運用
Ø サービスの健全性の管理 / 監視
Ø サービス障害対応 (ログ集中管理、トレーサビリティ )
Ø サービス間の依存関係の管理 (バージョニング、データマイグレーション)
Ø パフォーマンス管理 / リソース管理
Ø API管理 (特に外部公開用)
l セキュリティ
Ø 分散環境での認証 / 認可
Ø 暗号化
Ø 監査
8

Spring Boot + Spring Cloud
9
https://spring.io/
12 factor app原則に基づいた
シンプル/コンパクトなサービスを
JVMベースで実装
マイクロサービスの課題を
解決するための
抽象化レイヤーを提供

サービスインスタンス増 => コンテナ+オーケストレーションが有効
10
Proxy
(Nginx)
LB
Internet
Proxy
(Nginx)
認証
Svc
認証
Svc
Query
API
Cache
Svc
Mongo
Svc
Cassandra
Svc
Mongo
Cassandra
Query
API
Cache
Svc
Mongo
Svc
Cassandra
Svc
Mongo
Mongo
Cassandra
Cassandra

11
コンテナのメリット
1. (アプリケーション + 環境) をまるごとパッケージング
できる
2. ポータビリティが高く、どこでも実行できる
3. 仕組みがシンプルで、リソース利用効率が良い

コンテナのポータビリティ
12
LAPTOP
Container
Application
OS dependencies
Guest VM
RHEL
BARE METAL
Container
Application
OS dependencies
RHEL
VIRTUALIZATION
Container
Application
OS dependencies
Virtual Machine
RHEL
PRIVATE CLOUD
Container
Application
OS dependencies
Virtual Machine
RHEL
PUBLIC CLOUD
Container
Application
OS dependencies
Virtual Machine
RHEL
Linuxカーネルの仕組みを利用している
= Linuxが動くあらゆる環境での可搬性

Kubernetesで動かすミニマルな
Spring Boot Microservices または
Kubernetes概観 (by 林さん)
13

Spring Boot -> Kubernetesの課題
• Spring Bootアプリケーションのコンテナ化
– Dockerfile ?
– EXPOSE / VOLUME ?
• Kubernetesへのデプロイ
– YAML ?
– Pod / Service ?
– 環境構築 ?
– アプリケーションへのアクセス ?
15

Fabric8 Maven Plugin
• Spring Bootアプリケーションのコンテナ化を簡単に!!
– Dockerfile 不要
– Mavenによるビルドワークフローへの組み込み
• Kubernetes/OpenShiftへのデプロイを簡単に!!
– YAML 不要 (必要十分なデフォルトを補う)
• 必要に応じてYAMLのテンプレートを適用することも可能
• Docker Composeの定義ファイルを利用することも可能
– Pod / Service を自動的に定義
16
https://maven.fabric8.io/

環境構築: minikube
• minikubeとは?
– all in one構成で実行可能なKubernetes
– 全コンポーネントをコンテナベースで実行
• minikube実行方法
– Running Kubernetes Locally via Minikube
• https://kubernetes.io/docs/getting-started-guides/minikube/
– Install Minikube
• https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-minikube/
17

minikubeインストール(Macの場合)
• 前提
– dockerおよびdocker-machineがインストールされていること
– (オプション)docker-machine-xhyve-driver
• Kubernetes CLI (kubectl) インストール
– Kubernetesの操作に必要
– $ brew install kubectl
• minikube インストール
– $ brew cask Install minikube
18

minikube実行
• 起動
– $ minikube start # VirtualBox
– $ minikube start --vm-driver xhyve # xhyve
• 仮想マシンのIP確認
– $ minikube ip
• ダッシュボード表示
– $ minikube dashboard
• 停止
– $ minikube stop
19 ※ うまく起動しないときは $ minikube delete でVMを削除してからstart

minikube上でのアプリケーション実行テスト
• hello-minikube実行
– $ kubectl run hello-minikube --
image=gcr.io/google_containers/echoserver:1.4 --port=8080
• サービス公開(NodePort)
– $ kubectl expose deployment hello-minikube --type=NodePort
• Pod起動確認
– $ kubectl get pod
• アプリケーション実行
– $ minikube service hello-minikube
20

SpringBoot Appをminikubeにデプロイする(1)
• minikube起動
– $ minikube start --vm-driver xhyve
• minikube VM上のdockerを使う設定
– $ eval $(minikube docker-env)
• これをやっておかないとイメージが見つからずデプロイが失敗
する
21

• Sample: Zero-Config
– https://github.com/fabric8io/fabric8-maven-
plugin/tree/master/samples/zero-config
– fabric8-maven-pluginのバージョンが間違っているのでpom.xmlの
修正が必要(最新は3.5.31)
• https://mvnrepository.com/artifact/io.fabric8/fabric8-maven-
plugin
• 既存のプロジェクトに適用する場合は、以下を実行する
– $ mvn io.fabric8:fabric8-maven-plugin:3.5.31:setup
– pom.xmlにfabric8-maven-pluginが追加される
22

• ビルド
– $ mvn package fabric8:build
– $ mvn fabric8:resource # k8s用リソース生成
• フォアグラウンド実行
– $ mvn fabric8:run
• デプロイ
– $ mvn fabric8:deploy
23
※標準入出力を使うのでタイムアウト等で失敗することがあるが、
再実行すればたいていうまくいく

• アプリケーションへのアクセス
– PodやServiceには、デフォルトではKubernetesクラスタ内からしか
アクセスできないIPアドレスがアサインされている(仮想ネットワー
クが構成されているため)
• アクセス可能にするための方法は以下
1. ポートフォワードでPodに直接接続する
2. Ingress Routerを有効にする (minikubeではやや面倒)
3. exposecontrollerを使う
• https://github.com/fabric8io/exposecontroller
24

ポートフォワード
• ポートフォワードでPodに直接接続できる
– $ kubectl port-forward <POD名> 8080:8080
– $ open http://localhost:8080/
• サービスへのフォワードは未サポート
25

exposecontroller
• 環境構成に応じてサービスをexposeしてくれる便利ツール
• exposecontrollerのデプロイ
– $ kubectl create -f
http://central.maven.org/maven2/io/fabric8/devops/apps/exposec
ontroller/2.2.268/exposecontroller-2.2.268-kubernetes.yml
• サービス公開
– $ kubectl label svc SVC名 expose=true
• アクセス
– $ minikube service SVC名
26

What is OpenShift?
27
ü エンタープライズコンテナプラットフォーム
ü [Docker+Kubernetes+PaaS機能] x DevOps
CONTAINER
Image
OS
RUNTIME
APP
RHEL
Java
script
Java
Perl
Ruby .NET
Python
PHP
CC++
SQL
ビルド
デプロイ・オーケストレーション
利用ソースコード
Node Node Node

環境構築: minishift
• minishiftとは?
– all in one構成で実行可能なOpenShift
– 全コンポーネントをコンテナベースで実行
• minishift実行方法
– Getting Started with Minishift
• https://docs.openshift.org/latest/minishift/getting-
started/index.html
28

minishiftインストール(Macの場合)
• 前提
– dockerおよびdocker-machineがインストールされていること
– (オプション)docker-machine-xhyve-driver
• OpenShift CLI (oc) インストール
– OpenShiftの操作に必要
– $ brew install openshift-cli
• minishift インストール
– $ brew cask Install minishift
29

minishift実行
• 起動
– $ minishift start # VirtualBox
– $ minishift start --vm-driver xhyve # xhyve
• 仮想マシンのIP確認
– $ minishift ip
• 管理コンソール表示
– $ minishift console
• 停止
– $ minishift stop
30

SpringBoot Appをminishiftにデプロイする(1)
• minishift起動
– $ minishift start --vm-driver xhyve
• minishift VM上のdockerを使う設定
– $ eval $(minishift docker-env)
• これをやっておかないとイメージが見つからずデプロイが失敗
する
31

• ビルド
– $ mvn package fabric8:build # デプロイ先(OpenShift)を自動判定
– $ mvn fabric8:resource
• フォアグラウンド実行
– $ mvn fabric8:run
• デプロイ
– $ mvn fabric8:deploy
32

• アプリケーションへのアクセス
– OpenShiftにはRouter(LB)が内蔵されており、クラスタ外へのサー
ビス公開が簡単に実行できる
– minishift環境では、nip.ioを利用したDNS名が割り振られる
• ホスト名にIPを含み、メンテナンスが必要ない
– fabric8-maven-pluginを利用した場合、デフォルトではサービスが
自動的に公開されるため、特に操作は必要ない
33

minishiftの管理コンソールから確認
34
ここをクリック!

Fabric8 Maven PluginのGoals
• Build Goals
– https://maven.fabric8.io/#goals-overview-build
– ビルドやパッケージングに関するGoals
• Development Goals
– https://maven.fabric8.io/#goals-overview-develop
– デプロイや実行に関するGoals
• Infrastructure Goals
– https://maven.fabric8.io/#goals-overview-setup
– インストールやクラスタ起動停止に関するGoals
35

Java Microservices Platform: 2014
Config Server
NETFLIX Ribbon

コンポーネントの役割
Eureka: クライアントがサービスのロケーション
をルックアップするためのサービスレジストリ
Config Server
Zuul: Javaベースのスマートプロキシ
Ribbon: クライアントサイドロードバランサー
Hystrix: サーキットブレーカー
Config Server: コンフィグレーションの外部化
Zipkin: 分散トレース

Better Spring Boot Microservices Platform: 2016
Config Server
NETFLIX Ribbon

https://github.com/spring-cloud-incubator/spring-cloud-kubernetes

• Service Discovery
Spring Discovery Client using Kubernetes Service Discovery
▪ ConfigMap Property Source
How to use Kubernetes ConfigMap as Spring Property source
▪ Ribbon Service Discovery
Using Netflix Ribbon with Kubernetes Service Discovery
▪ Zipkin Service Discovery
Using Zipkin with Kubernetes for distributed tracing
▪ Archaius Config Management
Using Netflix Archaius with Kubernetes Config Map
Spring Cloud Kubernetes

プロジェクトへの追加方法
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-kubernetes-discovery</artifactId>
<version>0.2.0.RELEASE</version>
</dependency>
Spring Cloud Kubernetes Discovery Spring Cloud Kubernetes Config
Spring Cloud Kubernetes ArchaiusSpring Cloud Kubernetes Netflix
Spring Cloud Kubernetes Zipkin
https://github.com/spring-cloud-incubator/spring-cloud-kubernetes
<dependency>
<artifactId>spring-cloud-kubernetes-config</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<artifactId>spring-cloud-kubernetes-archaius</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<artifactId>spring-cloud-kubernetes-netflix</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<artifactId>spring-cloud-kubernetes-config</artifactId>
</dependency>

Spring Applicationのマイグレーション例
Spring Cloud Breweryを移行するサンプル Docs & Sources
• Iteration 1: Lift and Shift (コード修正なし)、Mavenビルド追加
• Iteration 2: 不要なSpring Boot/Cloudコンポーネントを削除
– Config Server -> ConfigMap
– Eureka -> Kubernetes Services
• Iteration 3:
– RabbitMQ -> Artemis
– Zipkin -> OpenTracing+Jaeger
– Ribbon -> Kubernetes Services
• Iteration 4: Service Mesh適用

RUNTIMES
(Container images and Maven Artifacts)
JAVA EE
(JBoss EAP)
MICROPROFIL
E
(WildFly Swarm)
OPENSHIFT SERVICES
REACTIVE
(vert.x)
NODE.JS
APACHE
TOMCAT
TESTED FRAMEWORKS
(Maven Artifacts)
SPRING BOOT /
CLOUD
NETFLIX OSS
Ribbon
OpenShift.io
(Developer
SaaS)
Generators
IDE
etc.
Management
APM
Metrics
Service
Discovery
Config.
Logging
Health
Check
Load
Balancing
CI/CDSSOMessaging IMDG API Mgmt
NETFLIX OSS
Hysterix
...
Red Hat OpenShift Application Runtimes

Better Spring Boot Microservices Platform: 2017
Config Server
NETFLIX Ribbon

Even Better Microservices Platform: 2018
Config Server
NETFLIX Ribbon
Istio

マイクロサービス課題への対応: サービスメッシュ
l マイクロサービス間の連携を透過的に扱うためのレイヤーを提供
Ø HTTPやgRPCなどの低レイヤーの通信を隠蔽(タイムアウト、リトライ等)
Ø サービスディスカバリとルーティング、トラフィック制御
Ø サービス障害の影響を最小化 (例: circuit breaker)
Ø サービス間認証/認可、暗号化
Ø サービス全体のモニタリングとレポーティング
l Kubernetes(コンテナ基盤)上の新たな「ミドルウェア」
Ø Istio (https://istio.io/)
Ø linkerd (https://linkerd.io/)
4
8

Istio / linkerdに至る歴史
4
9
Finangle linkerd
Envoy Istio
2010〜 by Twitter
Library for JVM
2016〜 by Buoyant =>CNCF
Service Mesh (JVM based Standalone Proxy)
2016〜 by Lyft
Standalone Proxy (C++ based)
2017〜 by Lyft/Google/IBM
Service Mesh (Envoy core)
https://linkerd.io/
https://lyft.github.io/envoy/ https://istio.io/
https://twitter.github.io/finagle/

Istioの適用イメージ on Kubernetes
5
0
マイクロサービスで構成された
アプリケーション
マイクロサービスをサービスメッシュで
連携したアプリケーション(Istioの例)
source: https://istio.io/docs/samples/bookinfo.html

CNCF(Cloud Native Computing Foundation)
51
https://www.cncf.io/

詳しくはSpring Fest 2017にて!!
Kamesh Sampath
• Creator of vertx-maven-plugin
• Contributor fabric8 platform
kamesh_sampath
ksampath@redhat.com
kameshsampath

参考情報
• Spring Cloudアプリケーションの開発にDockerを活用し、
Kubernetes上にデプロイするまで
– https://speakerdeck.com/muraken720/spring-
cloudapurikesiyonfalsekai-fa-nidockerwohuo-yong-si-
kubernetesshang-nidepuroisurumade
• Spring Cloud Netflixを使おう
– https://www.slideshare.net/makingx/spring-cloud-netflix
53

補足: Envoy(Istio)によるマイクロサービスパターン
l Kubernetes(OpenShift)の"Sidecar Proxy"を利用したマイクロサー
ビスデザインパターンの紹介
Ø "Microservices Patterns with Envoy Sidecar Proxy, Part I: Circuit
Breaking"
https://blog.openshift.com/microservices-patterns-envoy-part-i/
Ø "Microservices Patterns with Envoy Proxy, Part II: Timeouts and
Retries"
https://blog.openshift.com/microservices-patterns-envoy-proxy-
part-ii-timeouts-retries/
Ø "Microservices Patterns With Envoy Proxy, Part III: Distributed
Tracing"
https://blog.openshift.com/microservices-patterns-envoy-proxy-
part-iii/
5
5

補足: SpringBootマイクロサービス on OpenShiftの
リファレンスアーキテクチャ
l OpenShift(Kubernetes)上でSpringBootベースのマイクロサービスを実
装するためのリファレンスアーキテクチャとサンプルコードを提供
Ø Netflix OSSを中心とした、比較的な保守的なテクノロジスタックを採
用しており、今すぐ使いたいという用途には最適
Ø 最新動向については比較検討のための情報のみ提供
l "Spring Boot Microservices on Red Hat OpenShift Container Platform 3"
Ø https://access.redhat.com/articles/3155471
5
6

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