发布日期: 2022-08-21

更新日期: 2022-08-21

文章字数: 1.6k

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图解Kubernetes Service

在 Kubernetes 中 Service 主要有4种不同的类型，其中的 ClusterIP 是最基础的。

上图解释了 Kubernetes 的 Service 的基本关系，当我们创建一个 NodePort 的 Service 时，它也会创建一个 ClusterIP，而如果你创建一个 LoadBalancer，它就会创建一个 NodePort，然后创建一个 ClusterIP

此外我们还需要明白 Service 是指向 pods 的，Service 不是直接指向 Deployments 或 ReplicaSets，而是直接使用 labels 标签指向 Pod，这种方式就提供了极大的灵活性，因为通过什么方式创建的 Pod 其实并不重要。接下来我们通过一个简单的例子开始，我们用不同的 Service 类型来逐步扩展，看看这些 Service 是如何建立的。

No Services

最开始我们没有任何的 Services。

我们有两个节点，一个 Pod，节点有外网（4.4.4.1、4.4.4.2）和内网（1.1.1.1、1.1.1.2）的 IP 地址，pod-python 这个 Pod 只有一个内部的 IP 地址。

现在我们添加第二个名为 pod-nginx 的 Pod，它被调度在 node-1 节点上。在 Kubernetes 中，所有的 Pod 之间都可以通过 Pod 的 IP 进行通信，不管它们运行在哪个节点上。这意味着 pod-nginx 可以使用其内部IP 1.1.1.3 来 ping 和连接 pod-python 这个 Pod。

现在如果 pod-python 挂掉了重新创建了一个新的 pod-python 出来（本文不涉及如何管理和控制 pods），重新分配了一个新的 1.1.1.5 的 Pod IP 地址，这个时候 pod-nginx 就无法再达到 1.1.1.3 这个之前的地址了，为了防止这种情况发生，我们就需要创建一个 Service 服务了！

ClusterIP

和上面同样的场景，但是我们创建了一个名为 service-python 类型为 ClusterIP 的 Service 服务，一个 Service 并不像 Pod 那样运行在一个特定的节点上，这里我们可以假设一个 Service 只是在整个集群内部的内存中可用就可以了。

pod-nginx 可以安全地连接到 1.1.10.1 这个 ClusterIP 或直接通过 dns 名service-python 进行通信，并被重定向到后面一个可用的 Pod 上去。

现在我们来稍微扩展下这个示例，启动3个 python 实例，现在我们来显示所有 Pod 和 Service 内部 IP 地址的端口。

集群内部的所有 Pods 都可以通过 http://1.1.10.1:3000 或者 http://service-python:3000 来访问到后面的 python pods 的443端口。

service-python 这个 Service 是随机或沦陷的方式来转发请求的，这个就是 ClusterIP Service 的作用，它通过一个名称和一个 IP 让集群内部的 Pods 可用。

上图中的 service-python 这个 Service 可以用下面的 yaml 文件来创建：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-python
spec:
  ports:
  - port: 3000
    protocol: TCP
    targetPort: 443
  selector:
    run: pod-python
  type: ClusterIP

创建后，可以用 kubectl get svc 命令来查看：

NodePort

现在我们想让 ClusterIP Service 可以从集群外部进行访问，为此我们需要把它转换成 NodePort 类型的 Service，在我们的例子中，我们只需要简单修改上面的 service-python 这个 Service 服务即可：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-python
spec:
  ports:
  - port: 3000
    protocol: TCP
    targetPort: 443
    nodePort: 30080
  selector:
    run: pod-python
  type: NodePort

更新完成后，如下图所示：

外部通过 node-2 节点进行请求

这意味着我们的内部的 service-python 这个 Service 现在也可以通过30080 端口从每个节点的内部和外部 IP 地址进行访问了。

外部通过 node-1 节点进行请求

集群内部的 Pod 也可以通过内网节点 IP 连接到 30080 端口。

Pod 通过 node-1 节点内网 IP 进行请求

运行 kubectl get svc 命令来查看这个 NodePort 的 Service，可以看到同样有一个 ClusterIP，只是类型和额外的节点端口不同。在内部，NodePort 服务仍然像之前的 ClusterIP 服务一样。

LoadBalancer

如果我们希望有一个单独的 IP 地址，将请求分配给所有的外部节点IP（比如使用 round robin），我们就可以使用 LoadBalancer 服务，所以它是建立在 NodePort 服务之上的。

一个 LoadBalancer 服务创建了一个 NodePort 服务，NodePort 服务创建了一个 ClusterIP 服务。我们也只需要将服务类型更改为 LoadBalancer 即可。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-python
spec:
  ports:
  - port: 3000
    protocol: TCP
    targetPort: 443
    nodePort: 30080
  selector:
    run: pod-python
  type: LoadBalancer

LoadBalancer 服务所做的就是创建一个 NodePort 服务，此外，它还会向托管 Kubernetes 集群的提供商发送一条消息，要求设置一个指向所有外部节点 IP 和特定 nodePort 端口的负载均衡器，当然前提条件是要提供商支持。

现在运行 kubectl get svc 可以看到新增了 external-IP 和 LoadBalancer 的类型。

ExternalName

最后是 ExternalName 服务，这个服务和前面的几种类型的服务有点分离。它创建一个内部服务，其端点指向一个 DNS 名。

我们假设 pod-nginx 运行在 Kubernetes 集群中，但是 python api 服务在集群外部。

这里 pod-nginx 这个 Pod 可以直接通过 http://remote.server.url.com 连接到外部的 python api 服务上去，但是如果我们考虑到以后某个时间节点希望把这个 python api 服务集成到 Kubernetes 集群中去，还不希望去更改连接的地址，这个时候我们就可以创建一个 ExternalName 类型的 Service 服务了。

对应的 YAML 资源清单文件如下所示：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: service-python
spec:
  ports:
  - port: 3000
    protocol: TCP
    targetPort: 443
  type: ExternalName
  externalName: remote.server.url.com

现在 pod-nginx 就可以很方便地通过 http://service-python:3000 进行通信了，就像使用 ClusterIP 服务一样，当我们决定将 python api 这个服务也迁移到我们 Kubernetes 集群中时，我们只需要将服务改为 ClusterIP 服务，并设置正确的标签即可，其他都不需要更改了。