kubernetes Service:让客户端发现pod并与之通信

yaohong 2019-09-09

云计算 path js 集群 容器 负载均衡 metadata service

5.1.Service介绍
5.1.1.Serice简介
5.1.1.1什么是Service
  service是k8s中的一个重要概念,主要是提供负载均衡和服务自动发现。

  Service 是由 kube-proxy 组件,加上 iptables 来共同实现的。

5.1.1.2.Service的创建
  创建Service的方法有两种:

  1.通过kubectl expose创建

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

这一步说是将服务暴露出去,实际上是在服务前面加一个负载均衡,因为pod可能分布在不同的结点上。
–port:暴露出去的端口
–type=NodePort:使用结点+端口方式访问服务
–target-port:容器的端口
–name:创建service指定的名称
  2.通过yaml文件创建

  创建一个名为hostnames-yaohong的服务,将在端口80接收请求并将链接路由到具有标签选择器是app=hostnames的pod的9376端口上。

  使用kubectl creat来创建serivice

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hostnames-yaohong
spec:
  selector:
    app: hostnames
  ports:
  - name: default
    protocol: TCP
    port: 80     //该服务的可用端口
    targetPort: 9376    //具有app=hostnames标签的pod都属于该服务

5.1.1.3.检测服务
  使用如下命令来检查服务:

$ 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.在运行的容器中远程执行命令
  使用kubectl exec 命令来远程执行容器中命令

$ 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

双横杠(--)代表kubectl命令项的结束,在双横杠后面的内容是指pod内部需要执行的命令。
  

5.2.连接集群外部的服务
5.2.1.介绍服务endpoint
服务并不是和pod直接相连的,介于他们之间的就是Endpoint资源。

Endpoint资源就是暴露一个服务的IP地址和端口列表。

通过service查看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     //代表服务endpoint的pod的ip和端口列表
Port:              dns-tcp  53/TCP
TargetPort:        53/TCP
Endpoints:         10.186.0.2:53,10.186.0.3:53
Session Affinity:  None
Events:            <none>

  

直接查看endpoint信息方法如下:

#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.手动配置服务的endpoint
如果创建pod时不包含选择器,则k8s将不会创建endpoint资源。这样就需要创建endpoint来指的服务的对应的endpoint列表。

service中创建endpoint资源,其中一个作用就是用于service知道包含哪些pod。
image

5.2.3.为外部服务创建别名
除了手动配置来访问外部服务外,还可以使用完全限定域名(FQDN)访问外部服务。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: Service-yaohong
spec:
type: ExternalName //代码的type被设置成了ExternalName
externalName: someapi.somecompany.com // 实际服务的完全限定域名(FQDN)
port: - port: 80
  服务创建完成后,pod可以通过external-service.default.svc.cluster.local域名(甚至是external-service)连接外部服务。

5.3.将服务暴露给外部客户端
有3种方式在外部访问服务:

  1.将服务的类型设置成NodePort;

  2.将服务的类型设置成LoadBalance;

  3.创建一个Ingress资源。

5.3.1.使用nodeport类型的服务
NodePort 服务是引导外部流量到你的服务的最原始方式。NodePort,正如这个名字所示,在所有节点(虚拟机)上开放一个特定端口,任何发送到该端口的流量都被转发到对应服务。
image

YAML 文件类似如下:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: Service-yaohong
spec:
  type: NodePort  //为NodePort设置服务类型
  ports:
  - port: 80  
    targetPort: 8080
    nodeport: 30123    //通过集群节点的30123端口可以访问服务
  selector:
    app: yh

这种方法有许多缺点:

  1.每个端口只能是一种服务

  2.端口范围只能是 30000-32767

如果节点/VM 的 IP 地址发生变化,你需要能处理这种情况

基于以上原因,我不建议在生产环境上用这种方式暴露服务。如果你运行的服务不要求一直可用,或者对成本比较敏感,你可以使用这种方法。这样的应用的最佳例子是 demo 应用,或者某些临时应用。

5.3.2.通过Loadbalance将服务暴露出来
LoadBalancer 服务是暴露服务到 internet 的标准方式。在 GKE 上,这种方式会启动一个 Network Load Balancer[2],它将给你一个单独的 IP 地址,转发所有流量到你的服务。
image

通过如下方法来定义服务使用负载均衡

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: loadBalancer-yaohong
spec:
  type: LoadBalancer  //该服务从k8s集群的基础架构获取负载均衡器
  ports:
  - port: 80  
    targetPort: 8080
  selector:
    app: yh

何时使用这种方式?

如果你想要直接暴露服务,这就是默认方式。所有通往你指定的端口的流量都会被转发到对应的服务。它没有过滤条件,没有路由等。这意味着你几乎可以发送任何种类的流量到该服务,像 HTTP,TCP,UDP,Websocket,gRPC 或其它任意种类。

这个方式的最大缺点是每一个用 LoadBalancer 暴露的服务都会有它自己的 IP 地址,每个用到的 LoadBalancer 都需要付费,这将是非常昂贵的。

5.4.通过Ingress暴露服务
为什么使用Ingress,一个重要的原因是LoadBalancer服务都需要创建自己的负载均衡器,以及独有的公有Ip地址,而Ingress只需要一个公网Ip就能为许多服务提供访问。
image

5.4.1.创建Ingress资源
Ingress 事实上不是一种服务类型。相反,它处于多个服务的前端,扮演着“智能路由”或者集群入口的角色。

你可以用 Ingress 来做许多不同的事情,各种不同类型的 Ingress 控制器也有不同的能力。
image

编写如下ingress.yml文件

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

通过如下命令进行查看ingress

# kubectl create  -f ingress.yml

5.4.2.通过Ingress访问服务
通过kubectl get ing命令进行查看ingress

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

了解Ingress的工作原理
image

何时使用这种方式?

Ingress 可能是暴露服务的最强大方式,但同时也是最复杂的。Ingress 控制器有各种类型,包括 Google Cloud Load Balancer, Nginx,Contour,Istio,等等。它还有各种插件,比如 cert-manager[5],它可以为你的服务自动提供 SSL 证书。

如果你想要使用同一个 IP 暴露多个服务,这些服务都是使用相同的七层协议(典型如 HTTP),那么Ingress 就是最有用的。如果你使用本地的 GCP 集成,你只需要为一个负载均衡器付费,且由于 Ingress是“智能”的,你还可以获取各种开箱即用的特性(比如 SSL、认证、路由等等)。

5.4.3.通过相同的Ingress暴露多少服务
1.将不同的服务映射到相同的主机不同的路径

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
  rules:
  - host: kubia.example.com
    http:
      paths:
      - path: /yh                //对kubia.example.com/yh请求转发至kubai服务
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort:80
      - path: /foo              //对kubia.example.com/foo请求转发至bar服务
        backend:
          serviceName: bar
          servicePort:80

  

2.将不同的服务映射到不同的主机上

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
  rules:
  - host: yh.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //对yh.example.com请求转发至kubai服务
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort:80
  - host: bar.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //对bar.example.com请求转发至bar服务
        backend:
          serviceName: bar
          servicePort:80

5.4.4.配置Ingress处理TLS传输
客户端和控制器之间的通信是加密的,而控制器和后端pod之间的通信则不是。

apiVersion: v1
kind: Ingress
metadata:
  name: Ingress-yaohong
spec:
 tls:                     //在这个属性中包含所有的TLS配置
 - hosts:
   - yh.example.com       //将接收来自yh.example.com的TLS连接
   serviceName: tls-secret     //从tls-secret中获得之前创立的私钥和证书
  rules:
  - host: yh.example.com
    http:
      paths:
      - path: /                //对yh.example.com请求转发至kubai服务
        backend:
          serviceName: kubia
          servicePort:80

5.5.pod就绪后发出信号
5.5.1.介绍就绪探针
就绪探针有三种类型:

1.Exec探针,执行进程的地方。容器的状态由进程的退出状态代码确定。

2.HTTP GET探针,向容器发送HTTP GET请求,通过响应http状态码判断容器是否准备好。

3.TCP socket探针,它打开一个TCP连接到容器的指定端口,如果连接建立,则认为容器已经准备就绪。

启动容器时,k8s设置了一个等待时间,等待时间后才会执行一次准备就绪检查。之后就会周期性的进行调用探针,并根据就绪探针的结果采取行动。

如果某个pod未就绪成功,则会从该服务中删除该pod,如果pod再次就绪成功,则从新添加pod。

与存活探针区别:

就绪探针如果容器未准备就绪,则不会终止或者重启启动。

存活探针通过杀死异常容器,并用新的正常的容器来替代他保证pod正常工作。

就绪探针只有准备好处理请求pod才会接收他的请求。

重要性;

确保客户端只与正常的pod进行交互,并且永远不会知道系统存在问题。

5.5.2.向pod添加就绪探针
添加的yml文件如下

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

相关参数解释如下:

initialDelaySeconds:容器启动和探针启动之间的秒数。
periodSeconds:检查的频率(以秒为单位)。默认为10秒。最小值为1。
timeoutSeconds:检查超时的秒数。默认为1秒。最小值为1。
successThreshold:失败后检查成功的最小连续成功次数。默认为1.活跃度必须为1。最小值为1。
failureThreshold:当Pod成功启动且检查失败时,Kubernetes将在放弃之前尝试failureThreshold次。放弃生存检查意味着重新启动Pod。而放弃就绪检查,Pod将被标记为未就绪。默认为3.最小值为1。
HTTP探针在httpGet上的配置项:

host:主机名,默认为pod的IP。
scheme:用于连接主机的方案(HTTP或HTTPS)。默认为HTTP。
path:探针的路径。
httpHeaders:在HTTP请求中设置的自定义标头。 HTTP允许重复的请求头。
port:端口的名称或编号。数字必须在1到65535的范围内

模拟就绪探针

# 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服务发现独立的pod
5.6.1.创建headless服务
Headless Service也是一种Service,但不同的是会定义spec:clusterIP: None,也就是不需要Cluster IP的Service。

顾名思义,Headless Service就是没头的Service。有什么使用场景呢?

第一种:自主选择权,有时候client想自己来决定使用哪个Real Server,可以通过查询DNS来获取Real Server的信息。

第二种:Headless Services还有一个用处(PS:也就是我们需要的那个特性)。Headless Service的对应的每一个Endpoints,即每一个Pod,都会有对应的DNS域名;这样Pod之间就可以互相访问。

  

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