二丫讲梵
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2018-12-07
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k8s基本使用入门-了解Service

文章发布较早，内容可能过时，阅读注意甄别。

# 1，引入。

现在准备了两个 pod 的 yaml 文件。

pod_nginx.yml

[root@master services]$cat pod_nginx.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
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pod_busybox.yml

[root@master services]$cat pod_busybox.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-pod
  labels:
    app: busybox
spec:
  containers:
  - name: busybox-container
    image: busybox
    command:
      - sleep
      - "360000"
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启动。

kubectl create -f pod_nginx.yml
kubectl create -f pod_busybox.yml
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然后看一下两个 pod 的 ip：

[root@master services]$kubectl get pod -o wide
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
busybox-pod   1/1       Running   0          15m       10.244.1.58   node
nginx-pod     1/1       Running   0          15m       10.244.1.59   node
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此时，这两个生成的 ip，在集群当中任一节点里，都是可以畅通访问的。

image

详细的介绍，可以看官方的文档介绍：https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/

# 2，缘由。

现在可以思考一个问题：为什么不直接通过 pod 来作为 k8s 的管理单位进行管理呢？

  • 当我们使用 ReplicaSet 或者 ReplicationController 做水平扩展 scale 的时候，Pod 会在这个过程中被 terminated，随着这个更替，Pod 的 ip 等的也都在变幻。
  • 当我们使用 Deployment 的时候，我们去更新 Docker Image Version，旧的 Pods 会被 terminated，然后新的 Pods 创建，这个过程中，同样会发生 Pod 的 ip 改变等问题。从而难于对其进行访问。

# 3，service 概念。

之于如上所提问题，那么就引入了 service 这个概念。

k8s 分配给 Service 一个固定 IP，这是一个虚拟 IP(也称为 ClusterIP)，并不是一个真实存在的 IP，而是由 k8s 虚拟出来的。虚拟 IP 的范围通过 k8s API Server 的启动参数 –service-cluster-ip-range=19.254.0.0/16 配置;

虚拟 IP 属于 k8s 内部的虚拟网络，外部是寻址不到的。在 k8s 系统中，实际上是由 k8s Proxy 组件负责实现虚拟 IP 路由和转发的，所以 k8s Node 中都必须运行了 k8s Proxy，从而在容器覆盖网络之上又实现了 k8s 层级的虚拟转发网络。

服务代理：

在逻辑层面上，Service 被认为是真实应用的抽象，每一个 Service 关联着一系列的 Pod。在物理层面上，Service 有事真实应用的代理服务器，对外表现为一个单一访问入口，通过 k8s Proxy 转发请求到 Service 关联的 Pod。

Service 同样是根据 Label Selector 来刷选 Pod 进行关联的，实际上 k8s 在 Service 和 Pod 之间通过 Endpoint 衔接，Endpoints 同 Service 关联的 Pod；相对应，可以认为是 Service 的服务代理后端，k8s 会根据 Service 关联到 Pod 的 PodIP 信息组合成一个 Endpoints。

4，service 几种类型。

# 1，ClusterIP 方式。

kubernetes 默认就是这种方式，是集群内部访问的方式，外部的话，是无法访问的。

spec:
  clusterIP: 10.0.0.1
  ports:
  - name: http
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# 2，NodePort 方式

NodePort 方式主要通过节点 IP 加端口的形式暴露端口，是最常见也常用的方式，比较推荐。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"creationTimestamp":"2017-05-24T06:38:16Z","labels":{"kubernetes.io/name":"heapster","plugin":"heapster"},"name":"heapster","namespace":"kube-system","resourceVersion":"173906247","selfLink":"/api/v1/namespaces/kube-system/services/heapster","uid":"91470fbb-404b-11e7-ba41-5254eec04736"},"spec":{"clusterIP":"10.3.129.117","externalTrafficPolicy":"Cluster","ports":[{"nodePort":30003,"port":80,"protocol":"TCP","targetPort":8082}],"selector":{"k8s-app":"heapster"},"sessionAffinity":"None","type":"NodePort"},"status":{"loadBalancer":{}}}
  creationTimestamp: 2018-07-25T03:22:01Z
  labels:
    kubernetes.io/name: heapster
    plugin: heapster
  name: heapster
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "789489505"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/services/heapster
  uid: e56886a2-8fb9-11e8-acd2-5254171bf8db
spec:
  clusterIP: 10.3.129.117
  externalTrafficPolicy: Cluster
  ports:
  - nodePort: 30003
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8082
  selector:
    k8s-app: heapster
  sessionAffinity: None
  type: NodePort
status:
  loadBalancer: {}
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# 3，LoadBalancer 方式

这种方式主要是利用其他第三方的 LB 暴露服务的，谷歌或者亚马逊的 LB 等等

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376
  clusterIP: 10.0.171.239
  loadBalancerIP: 78.11.24.19
  type: LoadBalancer
status:
  loadBalancer:
    ingress:
    - ip: 146.148.47.155
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# 4，ExternalName 方式

这种方式主要是通过 CNAME 实现的，在 kubernetes 1.7.x 以及以上才支持这种方式，例如

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com
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访问时，kube-dns 服务直接解析到指定的 Cnamemy.database.example.com 这个域名上。

# 5，service 学习示例。

# 1，cluster IP。

首先准备一个 deployment 的 yaml 文件：

[root@master deployment]$cat deployment_python_http.yaml
apiVersion: extensions/v1bete1
kind: Deployment
metadata:
  name: service-test
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: service_test_pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: service_test_pod
    spec:
      containers:
      - name: simple-http
        image: python:2.7
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        command: ["/bin/bash"]
        args: ["-c","echo \"<p>Hello from $(hostname)<p>\" > index.html; python -m SimpleHTTPServer 8080"]
        ports:
        - name: http
          containerPort: 8080
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创建之前，可以先在 node 节点将镜像 pull 下来，以免等会儿创建的时候比较慢。

[root@master deployment]$kubectl create -f deployment_python_http.yaml
deployment.extensions "service-test" created
[root@master deployment]$kubectl get deployment
NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
service-test   2         2         2            2           16s
[root@master deployment]$kubectl get pod
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
busybox-pod                     1/1       Running   0          2h
nginx-pod                       1/1       Running   0          2h
service-test-7bd7775475-gsmqn   1/1       Running   0          47s
service-test-7bd7775475-mrd8d   1/1       Running   0          47s
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先在分别访问一下这两个 pod：

[root@master deployment]$curl 10.244.1.60:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-gsmqn<p>
[root@master deployment]$curl 10.244.1.61:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-mrd8d<p>
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看到返回了两个不同的结果，之前有对这个名称做过分析，那么现在将请求的返回数据掐在 service 阶段，从而让访问统一，让返回值负载均衡。

[root@master deployment]$kubectl expose deployment service-test
service "service-test" exposed
[root@master deployment]$kubectl get svc
NAME           TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes     ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP    1d
service-test   ClusterIP   10.100.53.40   <none>        8080/TCP   5s
 
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-mrd8d<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-gsmqn<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-gsmqn<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-gsmqn<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-mrd8d<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-mrd8d<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-mrd8d<p>
[root@master deployment]$curl 10.100.53.40:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-gsmqn<p>
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看上去权重貌似是 3。

实验快速更新部署。

现在同时开启两个窗口，一个窗口一直 curl 刚刚的 CLUSTER-IP。

while true; do curl 10.100.53.40:8080 && sleep 1; done
 
<p>Hello from service-test-7bd7775475-c6cfp<p>
<p>Hello from service-test-7bd7775475-bmlk4<p>
<p>Hello from service-test-7bd7775475-c6cfp<p>
<p>Hello from service-test-7bd7775475-bmlk4<p>
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那么现在模拟应用升级，可以通过直接编译 yaml 文件来实现。

[root@master deployment]$kubectl edit deployment service-test
在刚刚的echo处更改一下输出：
 
添加一个new version然后保存退出：
deployment.extensions "service-test" edited
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不用动，可以看到下边的输出已经自动的变化了，基本上零停顿。

image

# 2，NodePort。

了解之前，先将之前所有的环境都清理一波，还原成一个干净的环境。

1，通过指令创建 NodePort。

准备有 nginx 的一个 yaml 文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
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启动这个常规的 pod：

[root@master services]$kubectl create -f pod_nginx.yml
pod "nginx-pod" created
[root@master services]$kubectl get pod
NAME        READY     STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-pod   0/1       ContainerCreating   0          5s
[root@master services]$kubectl get pod -o wide
NAME        READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
nginx-pod   1/1       Running   0          48m       10.244.1.72   node
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现在将其配置为 NodePort 的形式，使用如下指令：

[root@master services]$kubectl expose pod nginx-pod --type=NodePort
service "nginx-pod" exposed
 
[root@master services]$kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        1d
nginx-pod    NodePort    10.101.193.19   <none>        80:30338/TCP   18s
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这个时候可以看到类型变成 NodePort 了，而且后边也详细标出了端口的映射关系，是将 pod 的 80 端口映射到 node 的 30338 上。

那么现在就可以通过这种方式就可以访问了：

master：

image

node:

image

2，通过 yaml 形式创建 NodePort。

现在介绍另外一种情况，介绍之前，先将刚刚的 service 删除。

[root@master services]$kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        1d
nginx-pod    NodePort    10.101.193.19   <none>        80:30338/TCP   8m
[root@master services]$kubectl delete svc nginx-pod
service "nginx-pod" deleted
[root@master services]$kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   1d
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然后添加一个文件：

[root@master services]$more service_nginx.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  ports:
  - port: 30022
    nodePort: 30022
    targetPort: nginx-port
    protocol: TCP
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort
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此文件内容是基于刚刚还存在的 pod 而成立的，selector，就是检索刚刚创建的 nginx 的 pod，然后直接将端口类型设置为 NodePort，端口为 30022。

然后创建之：

[root@master services]$kubectl create -f service_nginx.yml
service "nginx-service" created
[root@master services]$kubectl get svc
NAME            TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)           AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP           1d
nginx-service   NodePort    10.96.139.29   <none>        30022:30022/TCP   4s
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访问之：

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上次更新: 2022/08/19, 09:49:20

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