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ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service

本篇已加入《.NET Core on K8S学习实践系列文章索引》,可以点击查看更多容器化技术相关系列文章。

前面几篇文章我们都是使用的ClusterIP供集群内部访问,每个Pod都有一个自己的IP地址,那么问题来了:当控制器使用新的Pod替代发生故障的Pod时又或者增加新的副本Pod时,新Pod会分配到新的IP地址,那么想要对外提供服务时,客户端如何找到并访问这个服务?没关系,别抠脑壳了,本文介绍的Service就是解决方案。

一、认识Service

1.1 什么是Service?

  Service是一个抽象概念,它定义了逻辑集合下访问Pod组的策略。通过使用Service,我们就可以不用关心这个服务下面的Pod的增加和减少、故障重启等,只需通过Service就能够访问到对应服务的容器,即通过Service来暴露Pod的资源

  这样说可能还是有点难懂,举个例子,假设我们的一个服务Service A下面有3个Pod,我们都知道Pod的IP都不是持久化的,重启之后就会有变化。那么Service B想要访问Service A的Pod,它只需跟绑定了这3个Pod的Service A打交道就可以了,无须关心下面的3个Pod的IP和端口等信息的变化。换句话说,就像一个Service Discovery服务发现的组件,你无须关心具体服务的URL,只需知道它们在服务发现中注册的Key就可以通过类似Consul、Eureka之类的服务发现组件中获取它们的URL一样,还是实现了负载均衡效果的URL。

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图

1.2 Service的几种类型

  (1)ClusterIP

   ClusterIP 服务是 Kubernetes 的默认服务。它给你一个集群内的服务,集群内的其它应用都可以访问该服务,但是集群外部无法访问它。

  因此,这种服务常被用于内部程序互相的访问,且不需要外部访问,那么这个时候用ClusterIP就比较合适,如下面的yaml文件所示:

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: my-internal-serviceselector:    app: my-appspec:type: ClusterIPports:  - name: httpport: 80targetPort: 80protocol: TCP

  那么,如果需要从外部访问呢(比如我们在开发模式下总得调试吧)?可以启用K8S的代理模式:

$ kubectl proxy --port=8080

  如此一来,便可以通过K8S的API来访问了,例如下面这个URL就可以访问在yaml中定义的这个my-internal-service了:

http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/default/services/my-internal-service:http/

PS:ClusterIP是一个虚拟IP,由K8S节点上的iptables规则管理的。iptables会将访问Service的流量转发到后端Pod,而且使用类似于轮询的负载均衡策略转发的。  

  (2)NodePort

   除了只在内部访问的服务,我们总有很多是需要暴露出来公开访问的服务吧。在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口,这样就可以通过<NodeIP>:NodePort来访问这些服务。例如,下面这个yaml中定义了服务为NodePort类型:

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: my-nodeport-serviceselector:    app: my-appspec:type: NodePortports:  - name: httpport: 80targetPort: 80nodePort: 30036protocol: TCP

PS:这种方式顾名思义需要一个额外的端口来进行暴露,且端口范围只能是 30000-32767,如果节点/VM 的 IP 地址发生变化,你需要能处理这种情况。

  (3)LoadBalancer

   LoadBalancer 服务是暴露服务到 internet 的标准方式,它借助Cloud Provider创建一个外部的负载均衡器,并将请求转发到<NodeIP>:NodePort(向节点导流)。

  例如下面这个yaml中:

kind: ServiceapiVersion: v1metadata:  name: my-servicespec:  selector:    app: MyApp  ports:  - protocol: TCP    port: 80    targetPort: 9376  clusterIP: 10.0.171.239  loadBalancerIP: 78.11.24.19  type: LoadBalancerstatus:  loadBalancer:    ingress:    - ip: 146.148.47.155

PS:每一个用 LoadBalancer 暴露的服务都会有它自己的 IP 地址,每个用到的 LoadBalancer 都需要付费,这将是比较昂贵的花费。  

二、Service的创建与运行

2.1 创建Deployment

  这里仍然以我们的一个ASP.NET Core WebAPI项目为例,准备一个Deployment的YAML文件:

apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: edc-webapi-deployment  namespace: aspnetcorespec:  replicas: 2  selector:    matchLabels:      name: edc-webapi  template:    metadata:      labels:        name: edc-webapi    spec:      containers:      - name: edc-webapi-container        image: edisonsaonian/k8s-demo        ports:        - containerPort: 80        imagePullPolicy: IfNotPresent

  这里我们需要注意的就是给该Deployment标注selector的matchLabels以及template中的labels,这是一个Key/Value对,用于后续Service来匹配要挑选哪些Pod作为Service的后端,即需要给哪些Pod提供服务发现以及负载均衡的效果。

  同样,通过kubectl创建资源:

kubectl apply -f edc-api.yaml

  然后,通过curl命令验证一下:(这里的两个IP地址是ClusterIP,它们分别位于我的两个K8S Node节点上)

curl 10.244.1.40/api/valuescurl 10.244.2.31/api/values

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(1)

   可以看到,我们的ASP.NET Core WebAPI正常的返回了JSON数据。

2.2 创建Service

  接下来我们就为上面的两个Pod创建一个Service:

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: edc-webapi-service  namespace: aspnetcorespec:  ports:    - port: 8080      targetPort: 80  selector:    name: edc-webapi

  这里需要注意的几个点:

  (1)port : 8080 => 指将Service的8080端口映射到Pod的对应端口上,这里Pod的对应端口由 targetPort 指定。

  (2)selector => 指将具有 name: edc-webapi 这个label的Pod作为我们这个Service的后端,为这些Pod提供统一IP和端口。

  这里我们来进行验证一下:

kubectl get service -n aspnetcorecurl 10.1.59.71:8080/api/values

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(2)

   可以看到,默认情况下Service的类型时ClusterIP,只能提供集群内部的服务访问。如果想要为外部提供访问,那么需要改为NodePort。

2.3 使用NodePort

  下面为Service增加NodePort访问方式:

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: edc-webapi-service  namespace: aspnetcorespec:  type: NodePort  ports:    - port: 8080      targetPort: 80  selector:    name: edc-webapi

  再次进行创建,会覆盖已有配置:

kubectl apply -f edc-api-service.yaml

  再次进行验证,会发现已经改为了NodePort方式:

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(3)

   这里的PORT已经变为了8080:32413,意味着它将Service中的8080端口映射到了Node节点的32413端口,我们可以通过访问Node节点的32413端口获取ASP.NET Core WebAPI返回的接口数据了。

  访问k8s-node1:

   ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(4)

  访问k8s-node2:

   ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(5)

2.4 指定特定端口

  刚刚的NodePort默认情况下是随机选择一个端口(30000-32767范围内),不过我们可以使用nodePort属性指定一个特定端口:

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: edc-webapi-service  namespace: aspnetcorespec:  type: NodePort  ports:    - nodePort: 31000       port: 8080      targetPort: 80  selector:    name: edc-webapi

  这里我们自己指定了一个外部访问端口:31000,通过kubectl覆盖之后,我们再次验证一下:

  访问k8s-node1:

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(6)

   访问k8s-node2:

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(7)

  最后,再次总结一下三个端口配置:

  (1)nodePort => Node节点上监听的端口,也就是外部访问的Service端口

  (2)port => ClusterIP上监听的端口,即内部访问的Service端口

  (3)targetPort => Pod上监听的端口,即容器内部的端口

三、DNS访问Service

  Kubernetes默认安装了一个dns组件coredns,它位于kube-system命名空间中:

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(8)

   每当有新的Service被创建时,coredns会添加该Service的DNS记录,于是在Cluster中的Pod便可以通过servicename.namespacename来访问Service了,从而可以做到一个服务发现的效果。

  这里我们来验证一下,通过临时创建一个busybox Pod来访问edc-webapi-service.aspnetcore:8080:

kubectl run busybox --rm -ti --image=busybox /bin/sh

  ASP.NET Core on K8S深入学习(4)你必须知道的Service插图(9)

   可以看到,coredns组件为刚刚创建的Service edc-webapi-service创建了DNS记录,在Cluster中的Pod无须知道edc-webapi-service的IP地址只需要知道ServiceName即可访问到该Service。

四、小结

  本文介绍了K8S中Service的基本概念及常用类型,然后通过一个具体的例子演示了如何创建Service和使用NodePort的方式对外提供访问,最后介绍了如何通过DNS的方式访问Service从而实现服务发现的效果。当然,笔者也是初学,很多东西没有介绍到,也请大家多多参考其他资料更加深入了解。

参考资料

(1)CloudMan,《每天5分钟玩转Kubernetes

(2)李振良,《一天入门Kubernets教程

(3)马哥(马永亮),《Kubernetes快速入门

(4)小黑老,《K8S中Service的理解

 

文章转载于:https://www.cnblogs.com/edisonchou/p/aspnet_core_on_k8s_deepstudy_part4.html

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