今天是第二十一天我們可以寫一個K8s微服務資料庫管理系統，這對於我來說是一個新概念，我會以先介紹概念為主，在寫一些範例程式
Kubernetes (K8s) 是一個開源的平台，專門用來自動化部署、擴展和管理容器化應用程式。微服務架構是一種設計方法，將應用程式分解為許多小的、獨立運行的服務，每個服務執行一項特定任務。Kubernetes 與微服務的結合非常普遍，因為 Kubernetes 提供了管理這些獨立服務的強大工具。

什麼是微服務架構？

微服務架構是將一個大型的應用程式拆分成多個小的、單一功能的服務，每個微服務獨立開發、部署和擴展。這些服務通過 API 進行通信（通常是 HTTP REST 或 gRPC）。微服務有以下幾個特點：

1. 獨立部署：每個微服務可以獨立更新、擴展，不會影響其他服務。
2. 技術異構性：每個微服務可以使用不同的編程語言、資料庫或其他技術棧，根據需要選擇最佳技術。
3. 容錯性：單一服務故障不會導致整個應用崩潰。
4. 按需擴展：根據服務的需求，可以有選擇性地擴展某些微服務，而不是整個應用程式。

Kubernetes 在微服務架構中的角色

Kubernetes 是用來管理容器化應用的理想工具，特別是微服務架構。它提供了一系列功能來支持微服務的開發和運行：

1. 容器管理：Kubernetes 主要用於管理 Docker 等容器技術。微服務通常使用容器來確保服務可以在任何環境中一致地運行。

2. 自動化部署：K8s 支援自動部署微服務應用，並能夠通過定義好的配置文件來輕鬆部署、更新和回滾應用程式。

3. 服務發現和負載均衡：每個微服務都有自己的 IP 地址和名稱，Kubernetes 提供內建的服務發現和負載均衡功能，通過 Service 資源自動路由流量到健康的實例。

4. 自動擴展：K8s 可以根據服務的負載情況自動擴展或縮減容器的數量，確保應用程式始終能夠根據流量需求進行調整。

5. 故障自動修復：如果某個微服務實例發生故障，Kubernetes 會自動重新啟動或替換故障實例，確保應用的高可用性。

6. 持續交付：透過 Kubernetes 的滾動更新（Rolling Update）機制，可以無縫地進行微服務更新，避免中斷服務。

7. 配置管理和機密管理：Kubernetes 提供了 ConfigMaps 和 Secrets，用來分別管理微服務的配置信息和敏感資料（例如 API 密鑰、憑證）。

8. 監控與日誌管理：K8s 允許集成各種監控工具（如 Prometheus、Grafana）來監控微服務的健康狀態，並能夠集中收集和管理各個微服務的日誌。

Kubernetes 與微服務架構的運作方式

在 Kubernetes 中，微服務通常以 Pod 的形式運行。Pod 是 K8s 中最小的運行單元，裡面包含一個或多個容器。每個微服務可以部署到一個或多個 Pod 中。透過 Deployment 資源來管理 Pod 的擴展、升級等操作。K8s 會自動處理 Pod 間的通信，並通過 Ingress 資源暴露服務給外部用戶。

使用 Kubernetes 部署微服務的優點

1. 高可用性：K8s 會自動處理應用的容錯和修復。
2. 靈活的擴展能力：可以根據流量需求靈活地擴展微服務的容器。
3. 易於部署和更新：透過定義好的 YAML 配置文件，開發團隊可以快速地將服務部署到 Kubernetes 集群中。
4. 集中管理和監控：所有微服務的狀態、資源使用情況都可以通過 Kubernetes 的控制面板和第三方工具集中管理和監控。

由於理解客戶的喜好能夠提升雙方的合作意願，因此公司如果有這項服務，我認為使用k8s微服務客戶喜好資料庫管理系統是相當重要的

1. 微服務架構規劃

此系統包含以下微服務：

• API Gateway：接收客戶請求並將其路由到適當的微服務。
• 客戶資料服務：處理客戶的基本資料（例如姓名、聯絡方式）。
• 客戶喜好服務：管理與存取客戶的偏好資料。
• 資料庫服務：儲存客戶資料與喜好（例如 MySQL、PostgreSQL）。
• 身份驗證與授權服務：管理客戶身份驗證（OAuth、JWT）。

2. Docker化微服務

首先，每個微服務需要一個 Docker 映像。以下是「客戶資料服務」的一個簡單範例：

Dockerfile

Dockerfile
# 使用 Python 為例
FROM python:3.9-slim

# 設置工作目錄
WORKDIR /app

# 複製當前目錄內容到容器中
COPY . .

# 安裝依賴項
RUN pip install -r requirements.txt

# 暴露服務端口
EXPOSE 5000

# 運行 Flask 應用
CMD ["python", "app.py"]

app.py

from flask import Flask, jsonify, request

app = Flask(__name__)

# 假設我們有一個客戶資料庫，這裡用字典作為示例
customers = {
    1: {"name": "Alice", "email": "alice@example.com"},
    2: {"name": "Bob", "email": "bob@example.com"}
}

@app.route('/customers', methods=['GET'])
def get_customers():
    return jsonify(customers)

@app.route('/customers/<int:customer_id>', methods=['GET'])
def get_customer(customer_id):
    customer = customers.get(customer_id)
    if customer:
        return jsonify(customer)
    else:
        return jsonify({"error": "Customer not found"}), 404

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

requirements.txt

Flask==2.1.1

3. Kubernetes Deployment

接著，我們可以編寫 Kubernetes 的 YAML 文件來部署這些服務。

customer-service-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: customer-service
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: customer-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: customer-service
    spec:
      containers:
      - name: customer-service
        image: your-dockerhub-username/customer-service:latest
        ports:
        - containerPort: 5000
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: customer-service
spec:
  selector:
    app: customer-service
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 5000
  type: ClusterIP

preference-service-deployment.yaml

（可以類似上面的 customer-service 設定，這裡假設你會有另一個微服務來處理客戶喜好）

4. 數據庫服務

我們可以使用 Kubernetes 來啟動 MySQL 資料庫。

mysql-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "yourpassword"
        - name: MYSQL_DATABASE
          value: "customer_db"
        ports:
        - containerPort: 3306
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  ports:
  - port: 3306
  selector:
    app: mysql

5. API Gateway

API Gateway 將負責接收客戶的請求，並將其路由到適當的微服務。可以使用 Kong 或 NGINX 作為 API Gateway。

nginx-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: nginx-config
          mountPath: /etc/nginx/nginx.conf
          subPath: nginx.conf
      volumes:
      - name: nginx-config
        configMap:
          name: nginx-config
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: nginx-config
data:
  nginx.conf: |
    events { worker_connections 1024; }
    http {
        server {
            listen 80;
            location /customers {
                proxy_pass http://customer-service;
            }
            location /preferences {
                proxy_pass http://preference-service;
            }
        }
    }
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

6. 部署到 Kubernetes

當微服務和資源文件都準備好後，使用以下命令將其部署到 Kubernetes：

kubectl apply -f customer-service-deployment.yaml
kubectl apply -f preference-service-deployment.yaml
kubectl apply -f mysql-deployment.yaml
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

7. 測試與擴展

部署後，可以通過 LoadBalancer 的外部 IP 測試 API。若系統擴展需求增加，可以通過修改 replicas 來動態擴展每個服務的副本數。