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Kubernetes中，通過Service訪問Pod快速入門-創新互聯

一.背景

理想狀態下，我們可以認為Kubernetes Pod是健壯的。但是，理想與現實的差距往往是非常大的。很多情況下，Pod中的容器可能會因為發生故障而死掉。Deployment等Controller會通過動態創建和銷毀Pod來保證應用整體的健壯性。眾所周知，每個Pod都擁有自己的IP地址，當新的Controller用新的Pod替代發生故障的Pod時，我們會發現，新的IP地址可能跟故障的Pod的IP地址可能不一致。此時，客戶端如何訪問這個服務呢？Kubernetes中的Service應運而生。

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二.實踐步驟

2.1 創建Deployment：httpd。

Kubernetes Service 邏輯上代表了一組具有某些label關聯的Pod，Service擁有自己的IP，這個IP是不變的。無論后端的Pod如何變化，Service都不會發生改變。創建YAML如下：

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: httpd
spec:
  replicas: 4
  template:
    metadata:
      labels:
        run: httpd
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd
        ports:
        - containerPort: 80

配置命令：

[root@k8s-m ~]# kubectl apply -f Httpd-Deployment.yaml
deployment.apps/httpd created

稍后片刻：

[root@k8s-m ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE     NOMINATED NODE
httpd-79c4f99955-dbbx7   1/1     Running   0          7m32s   10.244.2.35    k8s-n2   <none>
httpd-79c4f99955-djv44   1/1     Running   0          7m32s   10.244.1.101   k8s-n1   <none>
httpd-79c4f99955-npqxz   1/1     Running   0          7m32s   10.244.1.102   k8s-n1   <none>
httpd-79c4f99955-vkjk6   1/1     Running   0          7m32s   10.244.2.36    k8s-n2   <none>
[root@k8s-m ~]# curl 10.244.2.35
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>
[root@k8s-m ~]# curl 10.244.2.36
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>
[root@k8s-m ~]# curl 10.244.1.101
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>
[root@k8s-m ~]# curl 10.244.1.102
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>

2.2 創建Service：httpd-svc。

創建YAML如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
    run: httpd
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
    targetPort: 80

配置完成并觀察：

[root@k8s-m ~]# kubectl apply -f Httpd-Service.yaml
service/httpd-svc created
[root@k8s-m ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
httpd-svc    ClusterIP   10.110.212.171   <none>        8080/TCP   14s
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP    11d
[root@k8s-m ~]# curl 10.110.212.171:8080
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>
[root@k8s-m ~]# kubectl describe service httpd-svc
Name:              httpd-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                     {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"httpd-svc","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"port":8080,"...
Selector:          run=httpd
Type:              ClusterIP
IP:                10.110.212.171
Port:              <unset>  8080/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.101:80,10.244.1.102:80,10.244.2.35:80 + 1 more...
Session Affinity:  None
Events:            <none>

從以上內容中的Endpoints可以看出服務httpd-svc下面包含我們指定的labels的Pod，cluster-ip通過iptables成功映射到Pod IP，成功。再通過iptables-save命令看一下相關的iptables規則。

[root@k8s-m ~]# iptables-save |grep "10.110.212.171"
-A KUBE-SERVICES ! -s 10.244.0.0/16 -d 10.110.212.171/32 -p tcp -m comment --comment "default/httpd-svc: cluster IP" -m tcp --dport 8080 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SERVICES -d 10.110.212.171/32 -p tcp -m comment --comment "default/httpd-svc: cluster IP" -m tcp --dport 8080 -j KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP
[root@k8s-m ~]# iptables-save|grep -v 'default/httpd-svc'|grep 'KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP'
:KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP - [0:0]
-A KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP -m statistic --mode random --probability 0.25000000000 -j KUBE-SEP-R5YBMKYSG56R4KDU
-A KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP -m statistic --mode random --probability 0.33332999982 -j KUBE-SEP-7G5ANBWSVVLRNZAH
-A KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-2PT6QZGNQHS4OL4I
-A KUBE-SVC-RL3JAE4GN7VOGDGP -j KUBE-SEP-I4PXZ6UARQLLOV4E

我們可以進一步查看相關的轉發規則，此處省略。iptables將訪問Service的流量轉發到后端Pod，使用類似于輪詢的的負載均衡策略。

2.3 通過域名訪問Service。

我們的平臺是通過kubeadm部署的，版本是v1.12.1，這個版本自帶的dns相關組件是coredns。

[root@k8s-m ~]# kubectl get deployment --namespace=kube-system
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
coredns   2         2         2            2           17d

通過創建一個臨時的隔離環境來驗證一下DNS是否生效。

[root@k8s-m ~]# kubectl run -it --rm busybox --image=busybox /bin/sh
kubectl run --generator=deployment/apps.v1beta1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl create instead.
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # wget httpd-svc.default:8080
Connecting to httpd-svc.default:8080 (10.110.212.171:8080)
index.html           100% |*******************************************************************************************************************************|    45  0:00:00 ETA
/ # cat index.html
<html><body><h2>It works!</h2></body></html>

順便提一下，在未來版本中，kubectl run可能不再被支持，推薦使用kubectl create替代。此處偷了個懶，后續不建議如此操作。

在以上例子中，臨時的隔離環境的namespace為default，與我們新建的httpd-svc都在同一namespace內，httpd-svc.default的default可以省略。如果跨namespace訪問的話，那么namespace是不能省略的。

2.4 外網訪問Service。

通常情況下，我們可以通過四種方式來訪問Kubeenetes的Service，分別是ClusterIP，NodePort，Loadbalance，ExternalName。在此之前的實驗都是基于ClusterIP的，集群內部的Node和Pod均可通過Cluster IP來訪問Service。NodePort是通過集群節點的靜態端口對外提供服務。
接下來我們將以NodePort為例來進行實際演示。修改之后的Service的YAML如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    run: httpd
  ports:
  - protocol: TCP
    nodePort: 31688
    port: 8080
    targetPort: 80

配置后觀察：

[root@k8s-m ~]# kubectl apply -f  Httpd-Service.yaml
service/httpd-svc configured
[root@k8s-m ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
httpd-svc    NodePort    10.110.212.171   <none>        8080:31688/TCP   117m
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          12d

Service httpd-svc的端口被映射到了主機的31688端口。YAML文件如果不指定nodePort的話，Kubernetes會在30000-32767范圍內為Service分配一個端口。此刻我們就可以通過瀏覽器來訪問我們的服務了。在與node網絡互通的環境中，通過任意一個Node的IP:31688即可訪問剛剛部署好的Service。

三.總結

  1. 這些天一直在看kubernetes相關的書籍和文檔，也一直在測試環境中深度體驗kubernetes帶來的便捷，感觸良多，綜合自己的實踐寫下了這篇文章，以便后期溫習。距離生產環境上線的時間越來越近，希望在生產環境上線之前吃透kubernetes。
  2. 學習任何新東西都必須靜下心來，光看還不夠，還要結合適量的實際操作。操作完成之后要反復思考，總結，沉淀，這樣才能成長。
  3. Kubernetes確實是一個比較復雜的系統，概念很多，也比較復雜，在操作之前需要把基本概念理解清楚。

四.參考資料

  1. Kubernetes官方文檔

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新聞名稱：Kubernetes中，通過Service訪問Pod快速入門-創新互聯
文章地址：http://vcdvsql.cn/article20/hosco.html

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