1 前言
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H2 Database是一个优秀的数据库，又小又方便，支持内存和文件形式，经常会在测试、POC(proof of concept)或开发环境用到它。在Springboot的许多应用中，也是内置了H2数据库，很常用。接下来我们来一步步把它推上k8s，让它坐上一个不一样的位置。
建议阅读下面文章以帮助理解：
Kubernetes用Helm安装Ingress并踩一下使用的坑
2 本地jar包运行
2.1 下载和启动
下载官网jar包如下：
$ curl http://www.h2database.com/h2-2019-03-13.zip -o h2-2019-03-13.zip
解压：
$ unzip h2-2019-03-13.zip
启动H2数据库：
$ java -cp h2/bin/h2*.jar org.h2.tools.Server -ifNotExists
TCP server running at tcp://localhost:9092 (only local connections)
PG server running at pg://localhost:5435 (only local connections)
Web Console server running at http://localhost:8082 (others can connect)
如果需要修改配置，如端口号、数据存储目录，可以在启动时添加参数：
java -cp h2/bin/h2*.jar org.h2.tools.Server -ifNotExists
-web -webAllowOthers -webPort 8082
-tcp -tcpAllowOthers -tcpPort 9092
-baseDir ${DATA_DIR} ${H2_OPTIONS}
2.2 配置连接
成功启动后访问http://localhost:8082就能登陆控制台了。如下：
Driver Class：org.h2.Driver，驱动类；
JDBC URL：jdbc:h2:mem:pkslow，使用内存数据库，数据库名为pkslow；
账号密码设置为admin/123456。
设置完成后，点击连接即可创建数据库。
如果我们把JDBC URL改为jdbc:h2:file:~/pkslow，就是以文件形式存在，这样能把数据持久化，所以我们采取这种方式。这里就会在~目录，即${HOME}目录生成文件pkslow.mv.db以保存数据。还有文件 ~/.h2.server.properties。
更多URL的配置方法如下表：
| Topic | URL Format and Examples |
|---|---|
| Embedded (local) connection | jdbc:h2:[file:][] |
| In-memory (private) | jdbc:h2:mem: |
| In-memory (named) | jdbc:h2:mem: |
| Server mode (remote connections) using TCP/IP | jdbc:h2:tcp:// |
| Server mode (remote connections) using TLS | jdbc:h2:ssl:// |
| Using encrypted files | jdbc:h2: |
| File locking methods | jdbc:h2: |
| Only open if it already exists | jdbc:h2: |
| Don't close the database when the VM exits | jdbc:h2: |
| Execute SQL on connection | jdbc:h2: |
| User name and/or password | jdbc:h2: |
| Debug trace settings | jdbc:h2: |
| Ignore unknown settings | jdbc:h2: |
| Custom file access mode | jdbc:h2: |
| Database in a zip file | jdbc:h2:zip: |
| Compatibility mode | jdbc:h2: |
| Auto-reconnect | jdbc:h2: |
| Automatic mixed mode | jdbc:h2: |
| Page size | jdbc:h2: |
| Changing other settings | jdbc:h2: |
3 在Docker运行
3.1 创建镜像并启动
编写Dockerfile文件：
FROM adoptopenjdk/openjdk8-openj9:latest
COPY h2/ h2/
ENV DATA_DIR /opt/h2-data
RUN mkdir -p ${DATA_DIR}
EXPOSE 8082 9092
ENTRYPOINT java -cp h2/bin/h2-1.4.199.jar org.h2.tools.Server -ifNotExists
-web -webAllowOthers
-tcp -tcpAllowOthers
-baseDir ${DATA_DIR} ${H2_OPTIONS}
这里把数据存储文件放在/opt/h2-data目录上，使用默认端口，所以只对外暴露8082/9092端口。
通过Dockerfile创建镜像：
$ docker build -t h2:1.4.199 .
启动Docker容器：
$ docker run -itd --name h2 -p 8082:8082 -p 9092:9092 h2:1.4.199
3.2 通过Web和TCP方式连接
3.2.1 Web界面连接
成功启动后，访问http://localhost:8082配置连接如下：
进入容器，查看在/opt/h2-data目录生成了存储文件：
$ docker exec -it h2 /bin/bash
root@0121e369b933:/opt/h2-data# l
test.mv.db
3.2.2 TCP方式连接
通过IDEA配置连接H2时要注意路径，通过TCP方式，不用加baseDir，配置为jdbc:h2:tcp://localhost:9092/test。如果要加，应该配置为jdbc:h2:tcp://localhost:9092//opt/h2-data/test。
4 部署在Kubernetes上运行
4.1 部署上Kubernetes看看
4.1.1 创建PersistentVolumeClaim
PersistentVolumeClaim，简称PVC，是Kubernetes用于存储的单元，为了可以使H2的数据持久化，在Pod死掉后重启数据不丢失，我们来创建对应的PVC：
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: h2-db
labels:
app: h2-db
annotations:
volume.alpha.kubernetes.io/storage-class: default
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 0.05Gi
这里空间只给0.05G，反正实验为主，不作其它用途。
4.1.2 创建Deployment
这里最关键的是要注意PVC的配置：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: h2-db
labels:
app: h2-db
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: h2-db
template:
metadata:
labels:
app: h2-db
spec:
containers:
- image: h2:1.4.199
name: h2-db
ports:
- containerPort: 8082
name: h2-web
- containerPort: 9092
name: h2-tcp
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /opt/h2-data
volumes:
- name: data
persistentVolumeClaim:
claimName: h2-db
mountPath对应的是之前在制作Docker镜像时指定的路径。
4.1.3 创建Service和Ingress
Service和Ingress对应的yaml文件如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: h2-db
labels:
app: h2-db
spec:
ports:
- port: 8082
name: web
- port: 9092
name: tcp
selector:
app: h2-db
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: h2-ingress
annotations:
kubernetes.io/ingress.class: nginx
spec:
rules:
- http:
paths:
- path: /
backend:
serviceName: h2-db
servicePort: 8082
host: h2-web.localhost
- http:
paths:
- path: /
backend:
serviceName: h2-db
servicePort: 9092
host: h2-tcp.localhost
4.1.4 访问
Web方式简单，通过访问http://h2-web.localhost/配置连接即可。
TCP方式就麻烦了，无论如何配置，死活连不上。具体原因接下来继续讨论。
4.2 让Ingress支持TCP
之前TCP连不上的原因是Ingress是不支持TCP路由转发的，虽然Ingress是基于Nginx，而Nginx又可以转发代理TCP/UDP。那就来探索一番吧。
4.2.1 修改nginx-ingress-controller
为了让它支持TCP/UDP，我们要修改Ingress-Controller，在它的配置文件增加参数：
- --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
- --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
在下面内容中插入：
containers:
- args:
- /nginx-ingress-controller
- --default-backend-service=default/pki-nginx-ingress-default-backend
- --election-id=ingress-controller-leader
- --ingress-class=nginx
- --configmap=default/pki-nginx-ingress-controller
- --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
- --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
4.2.2 添加tcp-services config
上面的Controller指定了tcp-services的ConfigMap，那我们就添加上：
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
name: tcp-services
namespace: default
data:
"9092": default/h2-db:9092
其中，"9092": default/h2-db:9092表示：<Nginx port>: <namespace/service name>:<service port>:[PROXY]:[PROXY]，我们这样配置相当于把Nginx的9092端口，指向H2的9092端口。
4.2.3 修改Ingress Service的端口
在只有http/https的基础上，增加H2配置：
spec:
externalTrafficPolicy: Cluster
ports:
- name: http
nodePort: 32231
port: 80
protocol: TCP
targetPort: http
- name: https
nodePort: 30370
port: 443
protocol: TCP
targetPort: https
- name: h2-tcp
nodePort: 30371
port: 9092
protocol: TCP
targetPort: 9092
4.2.4 连接使用
完成以上步骤后，就可以连接了，如下：
配置后连接成功。
5 总结
至此，我们一步步从jar包到部署H2 Database上Kubernetes，希望大家能从整个过程学到一些知识吧。我们解决了之前安装Ingress不支持TCP的问题，但始终不是一个太好的方案。如果我们把连接数据库的应用都部署在Kubernetes上，那就没有必要把H2 TCP暴露出去了。
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