使用Kubernetes的区块链案例

李睿 2023-03-29 原文

译者 | 李睿

审校 | 孙淑娟

为了说明如何使用Kubernetes，建议考虑本文介绍的区块链案例，并探讨为加密货币市场开发的应用程序。这个应用程序使用的技术是实用的，也可以用于其他项目。换句话说，技术任务是一个非常通用的解决方案，主要针对Kubernetes进行了专门调整，也可以用于其他行业。

使用的技术

该项目是一个启动项目，预算有限。而开发人员将定期为投资者提供演示，并定期展示开发新功能的进展情况。因此决定使用以下技术：

Node JS(NestJS 框架)
Postgre SQL数据库
Kafka JS
Kubernetes(k8s)+Helm图表
Flutter
React

开发过程

对于第一阶段，开发人员的主要目的是将其应用程序拆分为微服务。在这一案例中，决定创建6个微服务。

(1)管理微服务

(2)核心微服务

(3)支付微服务

(4)邮件和通知服务

(5)Cron任务服务

(6)Webhooks微服务

值得一提的是，虽然技术堆栈是实用的，并且可以在各种情况下使用而无需更改，但上述微服务却不是，它们是专门为这一项目中所需的功能而创建的。因此可以使用相同的技术，但必须根据需要设计新的微服务。

以下了解如何在NestJS上制作这些微服务。需要为Kafka消息代理进行配置选项。因此，为所有微服务的常用模块和配置创建了一个共享资源文件夹。

微服务配置选项

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

   }

 }

});

以消费者模式将管理面板微服务连接到Kafka。它将允许捕获和处理来自主题的事件。

使应用程序在微服务模式下工作，以便能够使用事件：

app.connectMicroservice(CONSUMER_CONFIG(ConsumerGroups.ADMIN)); await app.startAllMicroservices();

可以注意到消费者配置包含groupId。这是一个重要的选项，它将允许来自同一组的消费者从主题中获取事件，并将它们分发给彼此以更快地处理它们。

例如，假设微服务接收事件的速度快于处理它们的速度。在这种情况下，可以进行自动扩展以生成额外的pod以在它们之间共享负载，并使该过程加快两倍。

为了实现这一点，消费者应该在组中，并且在扩展之后，生成的pod也将在同一个组中。因此，他们将能够共享加载，而不是处理来自不同Kafka分区的相同主题事件。

以下了解一个如何在NestJS中捕获和处理Kafka事件的示例：

消费者控制器

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);

 }

}

消费者可以在两种模式下工作。它接收事件并处理它们而不返回任何响应(EventPattern decorator)，或者在处理事件后将响应返回给生产者(MessagePattern decorator)。EventPattern更好，如果可能的话应该是首选，因为它不包含任何额外的源代码层来提供请求/响应功能。

生产者呢?

对于连接生产者，需要为负责发送事件的模块提供生产者配置。

生产者连接

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 {}

基于事件的生产者

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'});

 }

}

基于请求/响应的生产者

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;

 }

}

每个微服务可以同时在两种模式(生产者/消费者)或两种模式(混合)下工作。通常情况下，微服务使用混合模式来达到负载平衡的目的，为主题生成事件并均匀地使用它们，共享负载。

基于Helm图表模板的Kubernetes配置，针对每个微服务实现。

Helm图表描述的Admin API微服务组件及其结构

该模板由几个配置文件组成：

部署
hpa(水平pod自动扩展器)
入口控制器
服务

以下来看每个配置文件(没有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简配置，如资源限制、健康检查配置、更新策略等。但是提供了一个基本配置示例，可以根据任何其他项目的需要进行扩展。

Admin-API服务

--

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

需要将服务暴露给外界才能使用它。通过负载均衡器公开的应用程序，并提供SSL配置以使用安全的HTTPS连接。

需要在集群上安装一个负载均衡控制器。这是最流行的解决方案：AWS负载均衡器控制器。

然后，需要使用以下配置创建入口：

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

应用这一配置后，将创建一个新的alb负载均衡器，需要使用在“host”参数中提供的名称创建一个域，并将流量从该主机路由到负载均衡器。

Admin-API自动扩展配置

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?

当想要降低K8s基础设施的复杂性时，Helm变得非常有用。如果没有这个工具——需要编写很多yml文件才能在集群上运行它。

此外，应该记住应用程序、标签、名称等之间的关系。但是，可以使用Helm使一切变得更简单。它的工作方式类似于包管理器，允许创建应用程序的模板，然后使用简单的命令准备和运行它。

使用Helm来制作模板：

Admin-API 部署(Helm图表)

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 服务(Helm图表)

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自动扩展配置(Helm图表)

{{- 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。使用哪一个取决于环境。检查一下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"

要在集群上应用配置，需要升级图表并重新启动部署。

以下检查负责此操作的GitHub Actions步骤。

在GitHub操作中应用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"

结语

最终，本文研究了如何在特定案例中使用Kubernetes构建微服务。显然跳过了其他必备步骤和组件，将代码示例转换为成熟的工作应用程序。但是，上述源代码足以展示和解释Kubernetes微服务是如何构建的。

原文标题：Blockchain Case Using Kubernetes，作者：Tetiana Stoyk

区块 Kubernetes span style color 开发$前端$区块链 Kubernetes$区块链$微服务

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