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【一起来学kubernetes】30、k8s的java sdk怎么用

news 2025/8/3 12:37:52

Kubernetes Java SDK 是开发者在 Java 应用中与 Kubernetes 集群交互的核心工具，支持资源管理、服务发现、配置操作等功能。

一、主流 Java SDK 对比与选择

官方 client-java 库
- 特点：由 Kubernetes 社区维护，API 与 Kubernetes 原生对象严格对应，适合对原生 API 有深度需求的场景。
- 依赖引入：
```
<dependency>
    <groupId>io.kubernetes</groupId>
    <artifactId>client-java</artifactId>
    <version>19.0.0</version>
</dependency>
```

Fabric8 Kubernetes Client

特点：封装更友好，提供流畅的 Builder API，支持扩展（如 OpenShift）。

依赖引入：

<dependency>
    <groupId>io.fabric8</groupId>
    <artifactId>kubernetes-client</artifactId>
    <version>6.10.0</version>
</dependency>

二、核心功能实现

1. 客户端初始化与认证

加载默认配置（自动读取 ~/.kube/config）：

// 官方客户端
ApiClient client = Config.defaultClient();
Configuration.setDefaultApiClient(client);
CoreV1Api coreV1Api = new CoreV1Api();

// Fabric8 客户端
KubernetesClient fabricClient = new DefaultKubernetesClient();

自定义认证（如 Token 或证书）：

ApiClient customClient = Config.fromToken(
    "https://api.mycluster.com", 
    "your-token", 
    false // 是否跳过 TLS 验证
);

2. 资源操作示例

创建 Pod（官方客户端）：

V1Pod pod = new V1PodBuilder()
    .withNewMetadata().withName("nginx-pod").endMetadata()
    .withNewSpec()
        .addNewContainer()
            .withName("nginx")
            .withImage("nginx:latest")
        .endContainer()
    .endSpec()
    .build();
coreV1Api.createNamespacedPod("default", pod, null, null, null);

获取 Pod 详细信息 （官方客户端）
可提取 IP、状态、资源使用等数据：
```
pod.getStatus().getPodIP();
pod.getStatus().getContainerStatuses().get(0).getReady();
```

查询 Deployment（Fabric8）

DeploymentList deployments = fabricClient.apps().deployments().inNamespace("default").list();
deployments.getItems().forEach(d -> System.out.println(d.getMetadata().getName()));

获取 Deployment 关联的 Service （官方客户端）

// 获取 Deployment 标签
AppsV1Api appsApi = new AppsV1Api();
V1Deployment deployment = appsApi.readNamespacedDeployment("my-deployment", "default", null);
Map<String, String> deployLabels = deployment.getSpec().getSelector().getMatchLabels();

// 查找匹配标签的 Service
CoreV1Api coreApi = new CoreV1Api();
V1ServiceList svcList = coreApi.listNamespacedService(
    "default", null, null, null, 
    "metadata.labels.app=" + deployLabels.get("app"), // 标签选择器
    null, null, null, null, null
);
V1Service targetService = svcList.getItems().get(0);

** 获取 Service 下的所有 Pod** （官方客户端）

String selector = targetService.getSpec().getSelector()
    .entrySet().stream()
    .map(e -> e.getKey() + "=" + e.getValue())
    .collect(Collectors.joining(","));

V1PodList podList = coreApi.listNamespacedPod(
    "default", null, null, null, 
    selector, // 如 app=nginx,env=prod
    null, null, null, null, null
);

podList.getItems().forEach(pod -> 
    System.out.println("Pod Name: " + pod.getMetadata().getName())
);

获取Deployment关联的service并查询该service下注册的所有Pod （Fabric8 客户端实现）

try (KubernetesClient client = new DefaultKubernetesClient()) {
    // 获取 Deployment 的标签选择器
    Deployment deployment = client.apps().deployments()
        .inNamespace("default")
        .withName("my-deployment")
        .get();
    Map<String, String> selector = deployment.getSpec().getSelector().getMatchLabels();

    // 查找关联的 Service
    Service service = client.services().inNamespace("default")
        .withLabels(selector)
        .list().getItems().get(0);

    // 获取匹配 Selector 的 Pods
    List<Pod> pods = client.pods().inNamespace("default")
        .withLabels(selector)
        .list().getItems();
}

关键点解析

标签匹配机制
Service 和 Deployment 通过相同的 Label Selector 关联 Pod。例如 Deployment 定义 app: nginx 标签，Service 需用相同标签筛选 Pod。
选择器转换
• 官方库：需手动将 Map<String,String> 标签转换为字符串（如 app=nginx,env=prod）
• Fabric8：直接支持 withLabels(Map) 方法实现标签过滤

3. 事件监听与异步操作

监听 Pod 事件（官方客户端）：

Watch<V1Pod> watch = Watch.createWatch(
    client,
    coreV1Api.listNamespacedPodCall("default", null, null, null, null, null, null, null, null, null, null),
    new TypeToken<Watch.Response<V1Pod>>(){}.getType()
);
watch.forEach(response -> System.out.println("Event: " + response.type + " " + response.object));

三、高级功能与最佳实践

配置管理

动态加载 ConfigMap：

V1ConfigMap configMap = coreV1Api.readNamespacedConfigMap("app-config", "default", null);
String configValue = configMap.getData().get("application.properties");

服务发现与负载均衡

通过 Service 获取 Endpoints：

V1Endpoints endpoints = coreV1Api.readNamespacedEndpoints("my-service", "default", null);
endpoints.getSubsets().forEach(subset -> 
    subset.getAddresses().forEach(address -> 
        System.out.println("Endpoint: " + address.getIp())
    )
);

资源优化与监控

设置资源配额（参考 YAML 转换为 Java 对象）：

V1ResourceRequirements resources = new V1ResourceRequirementsBuilder()
    .addToRequests("cpu", new Quantity("500m"))
    .addToLimits("memory", new Quantity("1Gi"))
    .build();

集成 Prometheus：通过暴露 /actuator/metrics 接口，结合 ServiceMonitor 实现指标采集。

四、最佳实践

安全增强
- 启用 RBAC：为 SDK 使用的 ServiceAccount 绑定最小权限角色。
- TLS 加密：强制启用 HTTPS 并定期轮换证书。
性能调优
官方客户端默认连接池较小，需调整 OkHttp 的 maxIdleConnections 参数
- 连接池配置（官方客户端）：
```
client.setHttpClient(
    client.getHttpClient().newBuilder()
        .maxConnections(100)
        .build()
);
```
- 缓存策略：对频繁访问的资源（如 ConfigMap）启用本地缓存。

错误处理与重试

try {
    coreV1Api.deleteNamespacedPod("nginx-pod", "default", null, null, null, null, null);
} catch (ApiException e) {
    if (e.getCode() == 404) {
        System.out.println("Pod 不存在");
    } else {
        // 重试逻辑（推荐使用 Resilience4j 或 Spring Retry）
    }
}

五、常见问题与排查

问题	解决方案
认证失败（401/403）	检查 ServiceAccount 权限或 Token 有效性
连接超时	验证网络策略是否放行 6443 端口（控制平面）和 8443（Fabric8 默认端口）
资源版本冲突	使用 `resourceVersion` 字段实现乐观锁控制