本文演示了如何使用 Kubernetes (K8s) 和分布式 SQL 构建云原生 Node.js 应用程序。

开发可扩展且可靠的应用程序是一项热爱的工作。一个云原生系统可能包括单元测试、集成测试、构建测试，以及用于构建和部署应用程序的完整管道，只需单击一个按钮即可。

可能需要一些中间步骤才能交付可靠的产品。随着分布式和容器化的应用程序涌入市场，像Kubernetes这样的容器编排工具也是如此。Kubernetes 允许我们跨节点集群构建分布式应用程序，具有容错、自我修复和负载平衡——以及许多其他功能。

让我们通过在 Node.js 中构建一个由 YugabyteDB分布式 SQL数据库支持的分布式待办事项列表应用程序来探索其中的一些工具。

入门

生产部署可能会涉及设置完整的CI/CD 管道，以将容器化构建推送到 Google Container Registry，以便在Google Kubernetes Engine或类似的云服务上运行。

出于演示目的，让我们专注于在本地运行类似的堆栈。我们将开发一个简单的 Node.js 服务器，它被构建为一个 docker 镜像，可以在我们机器上的 Kubernetes 上运行。

我们将使用此 Node.js 服务器连接到 YugabyteDB 分布式 SQL 集群并从休息端点返回记录。

安装依赖

我们首先安装一些依赖项来构建和运行我们的应用程序。

1. Docker桌面

   • Docker 用于构建容器映像，我们将在本地托管这些映像。

1. Minikube

   • 创建一个本地 Kubernetes 集群来运行我们的分布式应用程序

YugabyteDB托管

接下来，我们创建一个YugabyteDB托管帐户并在云中启动一个集群。YugabyteDB 与 PostgreSQL 兼容，因此您也可以在其他地方运行 PostgreSQL 数据库，或者如果需要，可以在本地运行 YugabyteDB。

为了实现高可用性，我创建了一个在 AWS 上运行的 3 节点数据库集群，但出于演示目的，一个免费的单节点集群运行良好。

播种我们的数据库

一旦我们的数据库在云中启动并运行，就可以创建一些表和记录了。YugabyteDB Managed 有一个云外壳，可用于通过网络浏览器进行连接，但我选择在本地计算机上使用 YugabyteDB客户端外壳。

在连接之前，我们需要从云控制台下载根证书。

我创建了一个 SQL 脚本用于创建一个todos表和一些记录。

CREATE TYPE todo_status AS ENUM ('complete', 'in-progress', 'incomplete');

CREATE TABLE todos (
   id serial PRIMARY KEY,
   description varchar(255),
   status todo_status
);

INSERT INTO
   todos (description, status)
VALUES
   (
       'Learn how to connect services with Kuberenetes',
       'incomplete'
   ),
   (
       'Build container images with Docker',
       'incomplete'
   ),
   (
       'Provision multi-region distributed SQL database',
       'incomplete'
   );

我们可以使用此脚本为我们的数据库播种。 

> ./ysqlsh "user=admin \
host=<DATABASE_HOST>  \
sslmode=verify-full \
sslrootcert=$PWD/root.crt" -f db.sql

为我们的数据库播种后，我们就可以通过 Node.js 连接到它了。

构建 Node.js 服务器

使用 node-postgres 驱动程序连接到我们的数据库很简单。YugabyteDB 在此库之上构建了 YugabyteDB Node.js智能驱动程序，该驱动程序具有解锁分布式 SQL 功能的附加功能，包括负载平衡和拓扑感知。

> npm install express
> npm install @yugabytedb/pg

const express = require("express");
const App = express();
const { Pool } = require("@yugabytedb/pg");
const fs = require("fs");

let config = {
 user: "admin",
 host: "<DATABASE_HOST>",
 password: "<DATABASE_PASSWORD>",
 port: 5433,
 database: "yugabyte",
 min: 5,
 max: 10,
 idleTimeoutMillis: 5000,
 connectionTimeoutMillis: 5000,
 ssl: {
   rejectUnauthorized: true,
   ca: fs.readFileSync("./root.crt").toString(),
   servername: "<DATABASE_HOST>",
 },
};
const pool = new Pool(config);


App.get("/todos", async (req, res) => {
 try {
   const data = await pool.query("select * from todos");
   res.json({ status: "OK", data: data?.rows });
 } catch (e) {
   console.log("error in selecting todos from db", e);
   res.status(400).json({ error: e });
 }
});
App.listen(8000, () => {
 console.log("App listening on port 8000");
});

容器化我们的 Node.js 应用程序

要在Kubernetes中运行我们的 Node.js 应用程序，我们首先需要构建一个容器镜像。在同一目录中创建一个 Dockerfile。

FROM node:latest
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install
EXPOSE 8000
ENTRYPOINT [ "npm", "start" ]

我们所有的服务器依赖项都将构建到容器映像中。要使用该命令运行我们的应用程序，请使用启动脚本npm start更新您的文件。package.json

…
"scripts": {
  "start": "node index.js"
}
…

现在，我们已准备好使用 Docker 构建我们的镜像。

> docker build -t todo-list-app .  
Sending build context to Docker daemon  458.4MB
Step 1/6 : FROM node:latest
 ---> 344462c86129
Step 2/6 : WORKDIR /app
 ---> Using cache
 ---> 49f210e25bbb
Step 3/6 : COPY . .
 ---> Using cache
 ---> 1af02b568d4f
Step 4/6 : RUN npm install
 ---> Using cache
 ---> d14416ffcdd4
Step 5/6 : EXPOSE 8000
 ---> Using cache
 ---> e0524327827e
Step 6/6 : ENTRYPOINT [ "npm", "start" ]
 ---> Using cache
 ---> 09e7c61855b2
Successfully built 09e7c61855b2
Successfully tagged todo-list-app:latest

我们的应用程序现已打包并准备好在 Kubernetes 中运行。

使用 Minikube 在本地运行 Kubernetes

要在本地运行 Kubernetes 环境，我们将运行 Minikube，它会在我们机器上运行的 Docker 容器内创建一个 Kubernetes 集群。

> minikube start

那很简单！现在我们可以使用kubectl命令行工具从 Kubernetes 配置文件部署我们的应用程序。

部署到 Kubernetes

首先，我们创建一个名为的配置文件kubeConfig.yaml，它将定义集群的组件。Kubernetes 部署用于保持 pod 运行和最新。todo-app在这里，我们正在创建一个运行我们已经用 Docker 构建的容器的节点集群。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
 name: todo-app-deployment
 labels:
   app: todo-app
spec:
 selector:
   matchLabels:
     app: todo-app
 replicas: 3
 template:
   metadata:
     labels:
       app: todo-app
   spec:
     containers:
       - name: todo-server
         image: todo
         ports:
           - containerPort: 8000
         imagePullPolicy: Never

在同一个文件中，我们将创建一个 Kubernetes 服务，用于为您的应用程序设置网络规则并将其公开给客户端。 

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: todo-app-service
spec:
 type: NodePort
 selector:
   app: todo-app
 ports:
   - name: todo-app-service-port
     protocol: TCP
     port: 8000
     targetPort: 8000
     nodePort: 30100

让我们使用我们的配置文件来创建我们的todo-app-deploymentand todo-app-service。这将创建一个网络化的集群，对故障具有弹性并由 Kubernetes 编排！ 

> kubectl create -f kubeConfig.yaml

在 Minikube 中访问我们的应用程序

> minikube service todo-app-service --url    
Starting tunnel for service todo-app-service.
因为你在 darwin 上使用 Docker 驱动程序，所以需要打开终端才能运行它。

> ps -ef | grep docker@127.0.0.1
  503  2363  2349   0  9:34PM ttys003    0:00.01 ssh -o UserKnownHostsFile=/dev/null -o StrictHostKeyChecking=no -N docker@127.0.0.1 -p 53664 -i /Users/bhoyer/.minikube/machines/minikube/id_rsa -L 63650:10.107.158.206:8000

> curl -X GET http://127.0.0.1:63650/todos -H 'Content-Type: application/json'
{"status":"OK","data":[{"id":1,"description":"Learn how to connect services with Kuberenetes","status":"incomplete"},{"id":2,"description":"Build container images with Docker","status":"incomplete"},{"id":3,"description":"Provision multi-region distributed SQL database","status":"incomplete"}]}