K8s 环境下 Docker+Harbor 私有仓库部署与SpringBoot应用指南

一、环境准备与架构设计

在K8s集群中部署Docker与Harbor私有仓库需完成三项基础准备：

K8s集群搭建：建议采用3节点高可用架构（1主2从），通过kubeadm或Rancher等工具快速部署。验证集群状态需执行kubectl get nodes，确保所有节点处于Ready状态。

存储卷配置：Harbor需持久化存储镜像数据，推荐使用NFS或云存储（如AWS EBS）。以NFS为例，需在所有节点安装NFS客户端并挂载共享目录：

# 节点端安装NFS客户端
sudo apt install nfs-common
# 创建本地挂载点
sudo mkdir /mnt/harbor-storage
# 挂载NFS共享目录
sudo mount -t nfs 192.168.1.100:/nfs/harbor /mnt/harbor-storage

网络策略规划：需开放443（HTTPS）、80（HTTP重定向）、22（SSH管理）端口，并通过Ingress或NodePort暴露服务。建议使用MetalLB实现裸金属环境的负载均衡。

二、Harbor私有仓库安装与配置

Harbor作为企业级镜像仓库，提供RBAC权限控制、镜像扫描等高级功能，安装步骤如下：

1. 依赖环境安装

# 安装Docker与Docker Compose
curl -fsSL https://get.docker.com | sh
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
# 验证安装
docker --version
docker-compose --version

2. Harbor部署

从GitHub获取最新版本（以v2.6.2为例）：

wget https://github.com/goharbor/harbor/releases/download/v2.6.2/harbor-online-installer-v2.6.2.tgz
tar xvf harbor-online-installer-v2.6.2.tgz
cd harbor

修改harbor.yml配置文件关键参数：

hostname: harbor.example.com  # 需配置DNS解析
http:
  port: 80
https:
  port: 443
  certificate: /data/cert/server.crt
  private_key: /data/cert/server.key
storage_driver:
  name: filesystem
  fs_driver:
    rootdirectory: /mnt/harbor-storage
harbor_admin_password: Harbor12345  # 默认管理员密码

执行安装脚本：

sudo ./install.sh

安装完成后，通过docker-compose ps验证服务状态，确保core、database、portal等容器均处于Up状态。

3. 客户端配置

在开发环境配置Docker信任Harbor证书：

# 将证书复制至Docker证书目录
sudo mkdir -p /etc/docker/certs.d/harbor.example.com
sudo cp server.crt /etc/docker/certs.d/harbor.example.com/
# 重启Docker服务
sudo systemctl restart docker

登录Harbor仓库：

docker login harbor.example.com

三、SpringBoot应用容器化与部署

以典型SpringBoot应用为例，演示从代码到K8s部署的全流程：

1. 应用Docker化

创建Dockerfile：

FROM openjdk:17-jdk-slim
WORKDIR /app
COPY target/demo-app-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]

构建镜像并推送至Harbor：

# 构建镜像（标签需包含Harbor地址）
docker build -t harbor.example.com/library/demo-app:v1 .
# 推送镜像
docker push harbor.example.com/library/demo-app:v1

2. K8s部署配置

创建Deployment与Service的YAML文件：

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: demo-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo-app
    spec:
      containers:
      - name: demo-app
        image: harbor.example.com/library/demo-app:v1
        ports:
        - containerPort: 8080
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "256Mi"
          limits:
            cpu: "500m"
            memory: "512Mi"
# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: demo-app-service
spec:
  selector:
    app: demo-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  type: NodePort

应用配置并验证：

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml
# 验证部署状态
kubectl get pods
kubectl get svc

四、高级配置与运维建议

镜像安全策略：
- 启用Harbor的镜像扫描功能（集成Clair或Trivy）
- 在K8s中配置ImagePullSecrets：
```
kubectl create secret docker-registry regcred \
--docker-server=harbor.example.com \
--docker-username=admin \
--docker-password=Harbor12345 \
--docker-email=admin@example.com
```
  在Deployment中引用：
```yaml
spec:
containers:
- name: demo-app
  image: harbor.example.com/library/demo-app:v1
  imagePullSecrets:
- name: regcred
```

自动部署流水线：
结合Jenkins或GitLab CI实现自动化构建-推送-部署流程：

// Jenkinsfile示例
pipeline {
agent any
stages {
 stage('Build') {
   steps {
     sh 'mvn clean package'
   }
 }
 stage('Docker Build & Push') {
   steps {
     script {
       docker.withRegistry('https://harbor.example.com', 'harbor-credentials') {
         def image = docker.build("harbor.example.com/library/demo-app:${env.BUILD_ID}")
         image.push()
       }
     }
   }
 }
 stage('Deploy to K8s') {
   steps {
     sh 'kubectl set image deployment/demo-app demo-app=harbor.example.com/library/demo-app:${BUILD_ID}'
   }
 }
}
}

监控与日志：
- 集成Prometheus监控Harbor仓库指标
- 通过EFK（Elasticsearch-Fluentd-Kibana）栈收集应用日志

五、常见问题解决方案

镜像推送失败：
- 检查证书配置：curl -v https://harbor.example.com
- 验证存储空间：df -h /mnt/harbor-storage
K8s Pod启动失败：
- 查看事件日志：kubectl describe pod <pod-name>
- 检查镜像拉取权限：kubectl logs <pod-name>
Harbor性能优化：
- 数据库调优：修改harbor.yml中的database配置
- 启用Redis缓存：部署独立Redis服务并修改配置

六、总结与最佳实践

安全加固：
- 定期轮换Harbor管理员密码
- 启用项目级RBAC权限控制
- 配置镜像签名验证（Notary）
高可用设计：
- Harbor集群部署（需共享存储）
- K8s多区域部署应对节点故障
成本优化：
- 镜像分层存储优化
- 合理设置Pod资源请求/限制

通过本文的完整流程，开发者可在K8s环境中快速构建企业级Docker+Harbor私有仓库体系，实现SpringBoot应用的自动化部署与高效运维。实际生产环境中，建议结合具体业务需求调整存储、网络和安全配置，并建立完善的CI/CD流程以提升交付效率。