k8s基本使用入门-了解Service

1、引入

现在准备了两个 pod 的 yaml 文件
pod_nginx.yml

[root@kube-node01 yaml]$ 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

pod_busybox.yml

[root@kube-node01 yaml]$ 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"

启动

kubectl create -f pod_nginx.yml
kubectl create -f pod_busybox.yml

然后看一下两个 pod 的 ip：

[root@kube-node01 yaml]$ 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

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.png

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。

[root@kube-node01 yaml]$ cat XX.yaml
spec:
  clusterIP: 内网IP
  ports:
  - name: http

2）NodePort 方式

[root@kube-node01 yaml]$ cat XX.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  annotations:
    kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
      {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"creationTimestamp":"20XX-XX-XXTXX:XX:XXZ","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":"节点 IP ","externalTrafficPolicy":"Cluster","ports":[{"nodePort":30003,"port":80,"protocol":"TCP","targetPort":8082}],"selector":{"k8s-app":"heapster"},"sessionAffinity":"None","type":"NodePort"},"status":{"loadBalancer":{}}}
  creationTimestamp: 20XX-XX-XXTXX:XX:XXZ
  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: 节点 IP
  externalTrafficPolicy: Cluster
  ports:
  - nodePort: 30003
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8082
  selector:
    k8s-app: heapster
  sessionAffinity: None
  type: NodePort
status:
  loadBalancer: {}

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

[root@kube-node01 yaml]$ cat XX.yaml
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

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

[root@kube-node01 yaml]$ cat XX.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com

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@kube-node01 yaml]$  cat deployment_python_http.yaml
apiVersion: apps/v1
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

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@kube-node01 yaml]$ kubectl create -f deployment_python_http.yaml
deployment.extensions "service-test" created

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get deployment
NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
service-test   2         2         2            2           10m

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get pod
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
service-test-7bd7775475-ltbfc   1/1       Running   0          6m
service-test-7bd7775475-m4pbv   1/1       Running   0          6m

先在分别访问一下这两个 pod：

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl describe pod service-test-7bd7775475-ltbfc|grep IP
IP:             172.30.64.2

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl describe pod service-test-7bd7775475-m4pbv|grep IP
IP:             172.30.87.2

[root@kube-node01 yaml]$ curl 172.30.64.2:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-ltbfc<p>

[root@kube-node01 yaml]$ curl 172.30.87.2:8080
<p>Hello from service-test-7bd7775475-m4pbv<p>

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。

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

image.png

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@kube-node01 yaml]$ 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：
- echo "<p>Hello from new version $(hostname)<p>" > index.html; python -m

deployment.extensions "service-test" edited

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.png

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。

2.1）通过指令创建 NodePort
准备有 nginx 的一个 yaml 文件：

[root@kube-node01 yaml]$ 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

启动这个常规的 pod：

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl create -f pod_nginx.yml
pod "nginx-pod" created

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get pod
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod                       1/1       Running   0          7s
service-test-7ddddbdd69-b7s2x   1/1       Running   0          27m
service-test-7ddddbdd69-hqgxb   1/1       Running   0          29m


[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get pod -o wide
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
nginx-pod                       1/1       Running   0          15s       172.30.87.2   kube-node02
service-test-7ddddbdd69-b7s2x   1/1       Running   0          27m       172.30.87.3   kube-node02
service-test-7ddddbdd69-hqgxb   1/1       Running   0          29m       172.30.84.2   kube-node01

现在将其配置为 NodePort 的形式，使用如下指令：

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl expose pod nginx-pod --type=NodePort
service "nginx-pod" exposed

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)       AGE
kubernetes         ClusterIP   10.254.0.1       <none>        443/TCP       3d
nginx-pod          NodePort    10.254.202.150   <none>        80:8675/TCP   19s

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 8675 上。

那么现在就可以通过这种方式就可以访问了：
master

image.png

node1~2

image.png

2.2）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@kube-node01 yaml]$ kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)       AGE
kubernetes         ClusterIP   10.254.0.1       <none>        443/TCP       3d
nginx-pod          NodePort    10.254.202.150   <none>        80:8675/TCP   8m

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl delete svc nginx-pod
service "nginx-pod" deleted

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)       AGE
kubernetes         ClusterIP   10.254.0.1      <none>        443/TCP       3d

然后添加一个文件：

[root@kube-node01 yaml]$ more service_nginx.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  ports:
  - port: 8999
    nodePort: 8999
    targetPort: nginx-port
    protocol: TCP
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort

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 8999。

然后创建之：

[root@kube-node01 yaml]$ kubectl create -f service_nginx.yml
service "nginx-service" created

[root@kube-node01 ~]$ kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kubernetes         ClusterIP   10.254.0.1       <none>        443/TCP         3d
nginx-service      NodePort    10.254.184.147   <none>        8999:8999/TCP   1m

访问之：

image.png

kubeadm 更改NodePort端口范围

提示：The Service "nginx-service" is invalid: spec.ports[0].nodePort: Invalid value: 8999: provided port is not in the valid range. The range of valid ports is 30000-32767

1）配置文件里，一般的在这个文件夹下： /etc/kubernetes/manifests/
2）找到文件名为kube-apiserver.yaml的文件，也可能是json格式
3）编辑添加配置 service-node-port-range=1000-9999

[root@master01 manifests]# sed -n "12,43p" /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    ..........
    - --service-node-port-range=1000-9999   # 添加配置

最后编辑于：2022.02.17 11:47:41

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k8s基本使用入门-了解Service

1、引入

2、缘由

3、service 概念

4、service 几种类型。

5、service 学习示例

kubeadm 更改NodePort端口范围

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