kubernetes Service:讓客戶端發現pod並與之通訊

阿新 • • 發佈：2019-09-09

5.1.Service介紹

5.1.1.Serice簡介

5.1.1.1什麼是Service

　　service是k8s中的一個重要概念，主要是提供負載均衡和服務自動發現。

　　Service 是由 kube-proxy 元件，加上 iptables 來共同實現的。

5.1.1.2.Service的建立

　　建立Service的方法有兩種：

　　1.通過kubectl expose建立

#kubectl expose deployment nginx --port=88 --type=NodePort --target-port=80 --name=nginx-service

這一步說是將服務暴露出去，實際上是在服務前面加一個負載均衡，因為pod可能分佈在不同的結點上。
–port：暴露出去的埠
–type=NodePort：使用結點+埠方式訪問服務
–target-port：容器的埠
–name：建立service指定的名稱

　　2.通過yaml檔案建立

　　建立一個名為hostnames-yaohong的服務，將在埠80接收請求並將連結路由到具有標籤選擇器是app=hostnames的pod的9376埠上。

　　使用kubectl creat來建立serivice

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hostnames-yaohong
spec:
  selector:
    app: hostnames
  ports:
  - name: default
    protocol: TCP
    port: 80     //該服務的可用埠
    targetPort: 9376    //具有app=hostnames標籤的pod都屬於該服務

5.1.1.3.檢測服務

　　使用如下命令來檢查服務：

$ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.187.0.1   <none>        443/TCP   18d

5.1.1.4.在執行的容器中遠端執行命令

　　使用kubectl exec 命令來遠端執行容器中命令

$ kubectl -n kube-system exec coredns-7b8dbb87dd-pb9hk -- ls /
bin
coredns
dev
etc
home
lib
media
mnt
proc
root
run
sbin
srv
sys
tmp
usr
var
 

雙橫槓（--）代表kubectl命令項的結束，在雙橫槓後面的內容是指pod內部需要執行的命令。

5.2.連線叢集外部的服務

5.2.1.介紹服務endpoint

服務並不是和pod直接相連的，介於他們之間的就是Endpoint資源。

Endpoint資源就是暴露一個服務的IP地址和埠列表。

通過service檢視endpoint方法如下：

$ kubectl -n kube-system get svc kube-dns
NAME       TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kube-dns   ClusterI
P   10.187.0.2   <none>        53/UDP,53/TCP   19d

$ kubectl -n kube-system describe svc kube-dns
Name:              kube-dns
Namespace:         kube-system
Labels:            addonmanager.kubernetes.io/mode=Reconcile
                   k8s-app=kube-dns
                   kubernetes.io/cluster-service=true
                   kubernetes.io/name=CoreDNS
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                     {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{"prometheus.io/scrape":"true"},"labels":{"addonmanager.kubernetes.io/mode":...
                   prometheus.io/scrape: true
Selector:          k8s-app=kube-dns
Type:              ClusterIP
IP:                10.187.0.2
Port:              dns  53/UDP
TargetPort:        53/UDP
Endpoints:         10.186.0.2:53,10.186.0.3:53     //代表服務endpoint的pod的ip和埠列表
Port:              dns-tcp  53/TCP
TargetPort:        53/TCP
Endpoints:         10.186.0.2:53,10.186.0.3:53
Session Affinity:  None
Events:            <none>

直接檢視endpoint資訊方法如下：

#kubectl -n kube-system get endpoints kube-dns
NAME       ENDPOINTS                                               AGE
kube-dns   10.186.0.2:53,10.186.0.3:53,10.186.0.2:53 + 1 more...   19d

#kubectl -n kube-system describe  endpoints kube-dns
Name:         kube-dns
Namespace:    kube-system
Labels:       addonmanager.kubernetes.io/mode=Reconcile
              k8s-app=kube-dns
              kubernetes.io/cluster-service=true
              kubernetes.io/name=CoreDNS
Annotations:  <none>
Subsets:
  Addresses:          10.186.0.2,10.186.0.3
  NotReadyAddresses:  <none>
  Ports:
    Name     Port  Protocol
    ----     ----  --------
    dns      53    UDP
    dns-tcp  53    TCP

Events:  <none>

5.2.2.手動配置服務的endpoint

如果建立pod時不包含選擇器，則k8s將不會建立endpoint資源。這樣就需要建立endpoint來指的服務的對應的endpoint列表。

service中建立endpoint資源，其中一個作用就是用於service知道包含哪些pod。

5.2.3.為外部服務建立別名

除了手動配置來訪問外部服務外，還可以使用完全限定域名（FQDN）訪問外部服務。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: Service-yaohong
spec:
  type: ExternalName                     //程式碼的type被設定成了ExternalName

externalName: someapi.somecompany.com    // 實際服務的完全限定域名（FQDN）
port: - port: 80

　　服務建立完成後，pod可以通過external-service.default.svc.cluster.local域名（甚至是external-service）連線外部服務。

5.3.將服務暴露給外部客戶端

有3種方式在外部訪問服務：

　　1.將服務的型別設定成NodePort；

　　2.將服務的型別設定成LoadBalance；

　　3.建立一個Ingress資源。

5.3.1.使用nodeport型別的服務

NodePort 服務是引導外部流量到你的服務的最原始方式。NodePort，正如這個名字所示，在所有節點（虛擬機器）上開放一個特定埠，任何傳送到該埠的流量都被轉發到對應服務。

YAML 檔案類似如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: Service-yaohong
spec:
  type: NodePort  //為NodePort設定服務型別
  ports:
  - port: 80  
    targetPort: 8080
    nodeport: 30123    //通過叢集節點的30123埠可以訪問服務
  selector:
    app: yh

這種方法有許多缺點：

　　1.每個埠只能是一種服務

　　2.埠範圍只能是 30000-32767

如果節點/VM 的 IP 地址發生變化，你需要能處理這種情況

基於以上原因，我不建議在生產環境上用這種方式暴露服務。如果你執行的服務不要求一直可用，或者對成本比較敏感，你可以使用這種方法。這樣的應用的最佳例子是 demo 應用，或者某些臨時應用。

5.3.2.通過Loadbalance將服務暴露出來

LoadBalancer 服務是暴露服務到 internet 的標準方式。在 GKE 上，這種方式會啟動一個 Network Load Balancer[2]，它將給你一個單獨的 IP 地址，轉發所有流量到你的服務。

通過如下方法來定義服務使用負載均衡

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: loadBalancer-yaohong
spec:
  type: LoadBalancer  //該服務從k8s叢集的基礎架構獲取負載均衡器
  ports:
  - port: 80  
    targetPort: 8080
  selector:
    app: yh

何時使用這種方式？

如果你想要直接暴露服務，這就是預設方式。所有通往你指定的埠的流量都會被轉發到對應的服務。它沒有過濾條件，沒有路由等。這意味著你幾乎可以傳送任何種類的流量到該服務，像 HTTP，TCP，UDP，Websocket，gRPC 或其它任意種類。

這個方式的最大缺點是每一個用 LoadBalancer 暴露的服務都會有它自己的 IP 地址，每個用到的 LoadBalancer 都需要付費，這將是非常昂貴的。

5.4.通過Ingress暴露服務

為什麼使用Ingress，一個重要的原因是LoadBalancer服務都需要建立自己的負載均衡器，以及獨有的公有Ip地址，而Ingress只需要一個公網Ip就能為許多服務提供訪問。

5.4.1.建立Ingress資源

Ingress 事實上不是一種服務型別。相反，它處於多個服務的前端，扮演著“智慧路由”或者叢集入口的角色。

你可以用 Ingress 來做許多不同的事情，各種不同型別的 Ingress 控制器也有不同的能力。

編寫如下ingress.yml檔案

kind: Ingress
metadata:
  name: ingressyaohong
spec:
  rules:
  - host: kubia.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: kubia-nodeport
          servicePort: 80

通過如下命令進行檢視ingress

# kubectl create  -f ingress.yml

5.4.2.通過Ingress訪問服務

通過kubectl get ing命令進行檢視ingress

# kubectl get ing
NAME             HOSTS               ADDRESS   PORTS   AGE
ingressyaohong   kubia.example.com             80      2m

瞭解Ingress的工作原理

何時使用這種方式？

Ingress 可能是暴露服務的最強大方式，但同時也是最複雜的。Ingress 控制器有各種型別，包括 Google Cloud Load Balancer， Nginx，Contour，Istio，等等。它還有各種外掛，比如 cert-manager[5]，它可以為你的服務自動提供 SSL 證書。

如果你想要使用同一個 IP 暴露多個服務，這些服務都是使用相同的七層協議（典型如 HTTP），那麼Ingress 就是最有用的。如果你使用本地的 GCP 整合，你只需要為一個負載均衡器付費，且由於 Ingress是“智慧”的，你還可以獲取各種開箱即用的特性（比如 SSL、認證、路由等等）。

5.4.3.通過相同的Ingress暴露多少服務

1.將不同的服務對映到相同的主機不同的路徑

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
  rules:
  - host: kubia.example.com
    http:
      paths:
      - path: /yh                //對kubia.example.com/yh請求轉發至kubai服務
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort：80
      - path: /foo              //對kubia.example.com/foo請求轉發至bar服務
        backend:
          serviceName: bar
          servicePort：80

2.將不同的服務對映到不同的主機上

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
  rules:
  - host: yh.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //對yh.example.com請求轉發至kubai服務
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort：80
  - host: bar.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //對bar.example.com請求轉發至bar服務
        backend:
          serviceName: bar
          servicePort：80

5.4.4.配置Ingress處理TLS傳輸

客戶端和控制器之間的通訊是加密的，而控制器和後端pod之間的通訊則不是。

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
 tls:                     //在這個屬性中包含所有的TLS配置
 - hosts:
   - yh.example.com       //將接收來自yh.example.com的TLS連線
   serviceName: tls-secret     //從tls-secret中獲得之前創立的私鑰和證書
  rules:
  - host: yh.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //對yh.example.com請求轉發至kubai服務
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort：80

5.5.pod就緒後發出訊號

5.5.1.介紹就緒探針

就緒探針有三種類型：

1.Exec探針，執行程序的地方。容器的狀態由程序的退出狀態程式碼確定。

2.HTTP GET探針，向容器傳送HTTP GET請求，通過響應http狀態碼判斷容器是否準備好。

3.TCP socket探針，它開啟一個TCP連線到容器的指定埠，如果連線建立，則認為容器已經準備就緒。

啟動容器時，k8s設定了一個等待時間，等待時間後才會執行一次準備就緒檢查。之後就會週期性的進行呼叫探針，並根據就緒探針的結果採取行動。

如果某個pod未就緒成功，則會從該服務中刪除該pod，如果pod再次就緒成功，則從新新增pod。

與存活探針區別：

就緒探針如果容器未準備就緒，則不會終止或者重啟啟動。

存活探針通過殺死異常容器，並用新的正常的容器來替代他保證pod正常工作。

就緒探針只有準備好處理請求pod才會接收他的請求。

重要性;

確保客戶端只與正常的pod進行互動，並且永遠不會知道系統存在問題。

5.5.2.向pod新增就緒探針

新增的yml檔案如下

apiVersion: v1
kind: deployment
...
spec:
  ...
  port:
    containers:
    - name: kubia-yh
        imgress: luksa/kubia
        readinessProbe:
          failureThreshold: 2
          httpGet:
            path: /ping
            port: 80
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 5
          successThreshold: 1
          timeoutSeconds: 3

相關引數解釋如下：

initialDelaySeconds：容器啟動和探針啟動之間的秒數。
periodSeconds：檢查的頻率（以秒為單位）。預設為10秒。最小值為1。
timeoutSeconds：檢查超時的秒數。預設為1秒。最小值為1。
successThreshold：失敗後檢查成功的最小連續成功次數。預設為1.活躍度必須為1。最小值為1。
failureThreshold：當Pod成功啟動且檢查失敗時，Kubernetes將在放棄之前嘗試failureThreshold次。放棄生存檢查意味著重新啟動Pod。而放棄就緒檢查，Pod將被標記為未就緒。預設為3.最小值為1。

HTTP探針在httpGet上的配置項：

host：主機名，預設為pod的IP。
scheme：用於連線主機的方案（HTTP或HTTPS）。預設為HTTP。
path：探針的路徑。
httpHeaders：在HTTP請求中設定的自定義標頭。 HTTP允許重複的請求頭。
port：埠的名稱或編號。數字必須在1到65535的範圍內

模擬就緒探針

# kubectl   exec <pod_name> -- curl http://10.187.0.139:80/ping
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0

5.6.使用headless服務發現獨立的pod

5.6.1.建立headless服務

Headless Service也是一種Service，但不同的是會定義spec:clusterIP: None，也就是不需要Cluster IP的Service。

顧名思義，Headless Service就是沒頭的Service。有什麼使用場景呢？

第一種：自主選擇權，有時候client想自己來決定使用哪個Real Server，可以通過查詢DNS來獲取Real Server的資訊。
第二種：Headless Services還有一個用處（PS：也就是我們需要的那個特性）。Headless Service的對應的每一個Endpoints，即每一個Pod，都會有對應的DNS域名；這樣Pod之間就可以互相訪問。