K8s环境下Docker+Harbor私有仓库与SpringBoot部署全攻略

作者：渣渣辉2025.10.10 18:49浏览量：1

简介：本文详细介绍在K8s集群中搭建Docker与Harbor私有镜像仓库，并部署SpringBoot应用的完整流程，涵盖环境准备、Harbor安装、Docker镜像管理、K8s部署及配置优化等关键步骤。

一、环境准备与基础架构设计

1.1 集群环境要求

在K8s环境下部署私有镜像仓库，首先需要确认集群环境满足以下条件：

K8s版本要求：建议使用1.18+版本，支持Ingress TLS配置与StatefulSet管理
存储方案选择：推荐使用NFS或云存储（如AWS EBS、阿里云NAS）作为Harbor持久化存储
网络拓扑规划：确保Worker节点可访问Harbor服务端口（默认80/443/8080）

典型架构示例：

[开发终端] → [K8s Ingress] → [Harbor Service] → [NFS Storage]
                     ↓
               [K8s Worker Nodes]

1.2 节点资源分配

建议按以下规格配置Harbor节点：

CPU：4核以上（支持并发镜像操作）
内存：8GB+（数据库与缓存需求）
磁盘：200GB+（根据镜像存储量调整）

二、Harbor私有仓库搭建

2.1 安装前配置

安装依赖组件：

yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl enable --now docker

配置HTTPS证书（以自签名证书为例）：

mkdir -p /data/cert/
openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 \
  -keyout /data/cert/harbor.key -out /data/cert/harbor.crt \
  -subj "/CN=harbor.example.com"

2.2 Harbor部署流程

下载安装包：

wget https://github.com/goharbor/harbor/releases/download/v2.5.3/harbor-offline-installer-v2.5.3.tgz
tar xvf harbor-offline-installer-v2.5.3.tgz
cd harbor

修改配置文件（harbor.yml）：

hostname: harbor.example.com
https:
  certificate: /data/cert/harbor.crt
  private_key: /data/cert/harbor.key
database:
  password: HarborDB@123
harbor_admin_password: Admin@Harbor123

执行安装：

./install.sh --with-trivy --with-chartmuseum

2.3 验证部署结果

curl -k https://harbor.example.com/api/v2.0/health
# 应返回：{"status":"healthy"}

三、Docker镜像管理实践

3.1 镜像构建规范

多阶段构建示例（SpringBoot应用）：

# 构建阶段
FROM maven:3.8.4-jdk-11 AS build
WORKDIR /app
COPY pom.xml .
RUN mvn dependency:go-offline
COPY src ./src
RUN mvn package -DskipTests
# 运行阶段
FROM openjdk:11-jre-slim
WORKDIR /app
COPY --from=build /app/target/*.jar app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java","-jar","app.jar"]

镜像标签策略：

docker tag springboot-app:latest harbor.example.com/library/springboot-app:v1.0.0

3.2 镜像推送与拉取

登录Harbor：
```
docker login harbor.example.com
```

推送镜像：

docker push harbor.example.com/library/springboot-app:v1.0.0

K8s节点配置：

mkdir -p /etc/docker/certs.d/harbor.example.com
scp harbor.crt /etc/docker/certs.d/harbor.example.com/ca.crt
systemctl restart docker

四、K8s部署SpringBoot应用

4.1 部署配置文件

Deployment示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: springboot-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: springboot
  template:
    metadata:
      labels:
        app: springboot
    spec:
      containers:
      - name: springboot
        image: harbor.example.com/library/springboot-app:v1.0.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        resources:
          requests:
            cpu: "500m"
            memory: "512Mi"
          limits:
            cpu: "1000m"
            memory: "1Gi"

Service配置：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: springboot-service
spec:
  selector:
    app: springboot
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080
  type: ClusterIP

4.2 Ingress路由配置

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: springboot-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: app.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: springboot-service
            port:
              number: 80
  tls:
  - hosts:
    - app.example.com
    secretName: tls-secret

五、高级配置与优化

5.1 Harbor高级功能

项目权限管理：
- 创建独立项目（如dev-team）
- 设置开发者角色为Guest（仅拉取权限）
- 设置运维角色为Developer（推送权限）

镜像复制策略：

# 在Harbor的UI中配置复制规则
source_registry: "harbor.example.com"
destination_registry: "harbor-backup.example.com"
trigger_method: "immediate"

5.2 K8s资源优化

HPA自动扩缩：

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: springboot-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: springboot-app
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70

Pod反亲和性配置：

affinity:
  podAntiAffinity:
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 100
      podAffinityTerm:
        labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - springboot
        topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

六、运维监控体系

6.1 日志收集方案

Filebeat配置示例：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: filebeat-config
data:
  filebeat.yml: |
    filebeat.inputs:
    - type: container
      paths:
        - /var/log/containers/*.log
      processors:
        - add_kubernetes_metadata:
            in_cluster: true
    output.elasticsearch:
      hosts: ["elasticsearch:9200"]

6.2 监控告警规则

Prometheus告警规则：

groups:
- name: springboot.rules
  rules:
  - alert: HighErrorRate
    expr: rate(http_server_requests_seconds_count{status="5xx"}[1m]) > 0.1
    for: 5m
    labels:
      severity: critical
    annotations:
      summary: "High 5xx error rate on {{ $labels.instance }}"

七、故障排查指南

7.1 常见问题处理

镜像拉取失败：
- 检查节点证书配置：ls /etc/docker/certs.d/
- 验证网络连通性：curl -v https://harbor.example.com/v2/_catalog
Pod启动异常：
- 查看事件日志：kubectl describe pod <pod-name>
- 检查镜像是否存在：kubectl get pods -o jsonpath='{.items[*].spec.containers[*].image}'

7.2 性能优化建议

镜像优化：
- 使用docker-slim工具减小镜像体积
- 合并多层RUN指令减少镜像层数
启动优化：
- 在SpringBoot中配置spring.main.lazy-initialization=true
- 使用initContainers预加载依赖

本指南完整覆盖了从环境搭建到生产运维的全流程，通过标准化操作流程和配置模板，可帮助团队快速构建企业级私有镜像仓库与K8s应用部署体系。实际实施时建议结合具体业务场景进行参数调优，并建立完善的CI/CD流水线实现自动化部署。

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