[kubernetes] Endpoint 和 Service介绍与应用

Posted 2022-04-01 运维少年

​​0x01 介绍​​

   每个​​​Pod​​​都有独有的IP地址，而每次​​​Pod​​​重建后IP地址都会发生变化，那我们如何长期对一个​​​Pod​​​进行访问呢？答案就是​​​Service​​​，​​​Servcie​​​可以理解为一组​​​Pod​​​的四层代理，​​​Service​​​作为​​​kubernets​​​一种标准的资源，它可以通过节点的​​​kube-proxy​​​从​​​apiserver​​​中获取每个​​​Pod​​​的地址，从而实现代理功能。由下图可见，每一个​​​Service​​​资源都有一个​​​endpoints​​​，​​​endpoints​​​主要记录了每个​​​pod​​​的IP地址信息，当​​​Pod​​​的IP发生变化时，endpoints会进行更新。

    ​​​Service​​​常见的代理模式有两种，一种是​​​IPVS​​​，一种是​​​iptables​​​；还有比较新的​​​cni：ebpf、nftables​​。本篇使用的​是​​​IPVS​​​，启用​​​IPVS​​​可以通过以下方式进行设置：

    1、使用​​​kubeadm​​​安装的集群配置

# kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system
   ...
   mode: “ipvs“
   ...、
   # kubectl delete pod kube-proxy-btz4p -n kube-system
   注：1、kube-proxy配置文件以configmap方式存储
   2、如果让所有节点生效，需要重建所有节点kube-proxy pod

    2、二进制安装的集群配置

# vi kube-proxy-config.ymlmode: ipvsipvs:scheduler: "rr“
# systemctl restart kube-proxy
注：参考不同资料，文件名可能不同。

    值得注意的是：​当 ​​kube-proxy ​​以 ​​IPVS​​ 代理模式启动时，它将验证​​ IPVS​​ 内核模块是否可用。如果未检测到​​ IPVS ​​内核模块，则​​ kube-proxy ​​将退回到以 ​​iptables ​​代理模式运行。​

​​0x02 Service快速入门​​

​    定义一个​​deployment​​资源
​

[root@aliyun168-37 nginx]# cat dp.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
  namespace: test
spec:
  replicas: 3
  selector: 
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

    定义一个​​​service​​​资源

[root@aliyun168-37 nginx]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: test
spec:
  selector:
    app: nginx   # 选择的pod
  ports:
  - port: 8080 # service端口
    targetPort: 80  # container端口
    protocol: TCP  # 协议类型

    应用：

kubectl apply -f dp.yaml
kubectl apply -f svc.yaml

   至此一个​​​Service​​​资源就创建好了，​​​Service​​​的​​​endpoint​​​为​​​labels app:nginx​​​的​​​pod.​​​

    查看​​​Pod​​​

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl get pod -n test -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-7848d4b86f-mdql8   1/1     Running   0          6m45s   10.244.4.140   wokayou   <none>           <none>
nginx-7848d4b86f-t5zmt   1/1     Running   0          6m45s   10.244.4.139   wokayou   <none>           <none>
nginx-7848d4b86f-zt7jj   1/1     Running   0          6m45s   10.244.4.141   wokayou   <none>           <none>

    查看​​​Service​​​

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl describe svc/nginx-svc -n test
Name:              nginx-svc
Namespace:         test
Labels:            <none>
Annotations:       Selector:  app=nginx
Type:              ClusterIP
IP:                10.109.58.23
Port:              <unset>  8080/TCP  # 代理后的端口
TargetPort:        80/TCP  # Container的端口
Endpoints:         10.244.4.139:80,10.244.4.140:80,10.244.4.141:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

    查看Endpoints（创建Service后会自动创建一个同名的endpoints）

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl get endpoints nginx-svc -n test
NAME        ENDPOINTS                                         AGE
nginx-svc   10.244.4.139:80,10.244.4.140:80,10.244.4.141:80   18m

    访问：

    查看​​​IPVS​​​规则：

​​0x03 Service类型和应用​​

    ​​​Service​​​支持4种类型：

1. ​​​ClusterIP​​​（默认模式）

2. ​​​NodePort​​​：主机端口模式

3. ​​​Headless ClusterIP​​​：无头模式

4. ​​​LoadBalancer​​​：使用外部负载均衡

5. ​​​ExternalName​​​：将外部服务引入集群内部

​​0x03.1 ClusterIP​​

     不指定​​​Service​​​类型时，默认类型为​​​ClusterIP​​​，而这个​​​ClusterIP​​​的地址段在安装集群的时已经配置好了，ClusterIP一般​只能在集群内访问​，集群外是无法访问的。

    配置位置：

cat kube-controller-manager.yaml 
...
    - --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/12
...

      ​​​ClusterIP​​​类型使用：

[root@aliyun168-37 nginx]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: test
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 8080   # service端口
    targetPort: 80 # container Port
    protocol: TCP
  type: ClusterIP

    也可以指定​​​ClusterIP​​​

...
spec:
...
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.100.100.100
...

​​0x03.2 NodePort​​

   ​​​ NodePort​​​类型的Service应用后，每个​​​Node​​​都会监听该端口。我们可以通过任意一个​​​NodeIP:Port​​​来访问。

    创建一个​​​NodePort​​​类型的​​​Service​​​

...
spec:
...
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  type: NodePort
...

    查看​​​Service​​​，可以看到已经将80端口映射为31321端口了

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl get svc -n test
NAME        TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-svc   NodePort   10.104.215.99   <none>        80:31321/TCP   3m23s

    随便登录一台主机，查看端口监听情况

    集群外访问测试：

    ​​​NodePort​​​类型的​​​Service​​​在不指定​​​Port​​​的情况下，将随机分配一个​​​Port​​​，而分配的访问默认为​​​30000-32767​​​，可以通过以下配置文件进行修改：

vim kube-apiserver.yaml

增加：
- --service-node-port-range=1-65535

    也可以指定​​​NodePort​​​

...
spec:
...
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    nodePort: 1023
  type: NodePort
...

​​0x03.3 Headless ClusterIP无头服务​​

    无头服务是一种特殊​​​ClusterIP​​​类型的​​​Service​​​，但是没有​​​ClusterIP​​​，只能通过域名进行访问，无头服务一般在​​​StatfulSet​​​中使用。

    定义一个​​​Headless ClusterIP​​​资源

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: test
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  clusterIP: "None"  # 此处定义为Node，即为Headless

    查看​​​Service​​​

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl get svc -n test
NAME        TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx-svc   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    48s

    获取集群内​​​DNS​​​地址

    解析地址，域名组成为​​​servicename.namespace.svc.cluster.local​​​：

[root@aliyun168-37 nginx]# nslookup nginx-svc.test.svc.cluster.local 10.96.0.10
Server:         10.96.0.10
Address:        10.96.0.10#53

Name:   nginx-svc.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.4.140
Name:   nginx-svc.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.4.141
Name:   nginx-svc.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.4.139

    集群内访问：

​​0x​​03.4 ExternalName 将外部流量引入集群内部​​

    ​​​ExternalName​​​类型的​​​Service​​​通过​​​CNAM​​​​E​​​和它的值，可以将服务映射到​​​externalName​​​字段的内容引入外部服务到内部流量，即​使用DNS ​​CNAME​​机制把自己​​CNAME​​到你指定的另外一个域名上。​

    定义一个​​​externalName​​​类型​​​Service​​​:

[root@aliyun168-37 nginx]# cat svc3.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
  namespace: test
spec:
  type: ExternalName
  externalName: mysql.51yunwei.top

    ​​​pod​​​使用​​​mysql​​​进行访问

​​0x​​03.5 ​​LoadBalancer​​使用外部负载均衡​​

    ​​​LoadBalancer​​​需要使用外部​​​Balancer​​​（负载均衡器）来实现，我的环境无法演示。

​​0x04 使用endpoint代理集群外部服务​​

     通过上面的例子，我们知道service是依靠endpoint实现的，而这个endpoint也是一种kuberntes资源，支持自定义，这就意味着我们也可以使用service实现集群外部的资源代理访问。

    定义endpoints：

apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  name: mysql-svc
  namespace: test
subsets:
  - addresses: 
    - ip: 1.1.1.1
    ports:
    - port: 3306

    定义service（名字和endpoints一样就可以自动关联起来了）：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata: 
  name: mysql-svc
  namespace: test
spec:
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306
    protocol: TCP

    查看：

[root@aliyun168-37 nginx]# kubectl describe svc mysql-svc -n test      
Name:              mysql-svc
Namespace:         test
Labels:            <none>
Annotations:       Selector:  <none>
Type:              ClusterIP
IP:                10.103.36.61
Port:              <unset>  3306/TCP
TargetPort:        3306/TCP
Endpoints:        1.1.1.1:3306
Session Affinity:  None
Events:            <none>
[root@aliyun168-37 nginx]#

    访问：

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--结束。