Kubernetes公布应用程序

本文翻译自 Kubernetes 官网 Using a Service to Expose Your App，并有所改写

目标

• 了解 Kubernetes 的 Service（服务）
• 了解 Labels（标签）和 LabelSelector（标签选择器）与 Service（服务）的关系
• 在 Kubernetes 集群中，通过 Service（服务）向外公布应用程序

Kubernetes Service（服务）概述

事实上，Pod（容器组）有自己的 生命周期。当 worker node（节点）故障时，节点上运行的 Pod（容器组）也会消失。然后，Deployment 可以通过创建新的 Pod（容器组）来动态地将群集调整回原来的状态，以使应用程序保持运行。

举个例子，假设有一个图像处理后端程序，具有 3 个运行时副本。这 3 个副本是可以替换的（无状态应用），即使 Pod（容器组）消失并被重新创建，或者副本数由 3 增加到 5，前端系统也无需关注后端副本的变化。由于 Kubernetes 集群中每个 Pod（容器组）都有一个唯一的 IP 地址（即使是同一个 Node 上的不同 Pod），我们需要一种机制，为前端系统屏蔽后端系统的 Pod（容器组）在销毁、创建过程中所带来的 IP 地址的变化。

Kubernetes 中的 Service（服务） 提供了这样的一个抽象层，它选择具备某些特征的 Pod（容器组）并为它们定义一个访问方式。Service（服务）使 Pod（容器组）之间的相互依赖解耦（原本从一个 Pod 中访问另外一个 Pod，需要知道对方的 IP 地址）。一个 Service（服务）选定哪些 Pod（容器组） 通常由 LabelSelector（标签选择器） 来决定。

在创建Service的时候，通过设置配置文件中的spec.type字段的值，可以以不同方式向外部暴露应用程序：

• ClusterIP（默认）

在群集中的内部IP上公布服务，这种方式的 Service（服务）只在集群内部可以访问到

• NodePort

使用 NAT 在集群中每个的同一端口上公布服务。这种方式下，可以通过访问集群中任意节点+端口号的方式访问服务 <NodeIP>:<NodePort>。此时 ClusterIP 的访问方式仍然可用。

• LoadBalancer

在云环境中（需要云供应商可以支持）创建一个集群外部的负载均衡器，并为使用该负载均衡器的 IP 地址作为服务的访问地址。此时 ClusterIP 和 NodePort 的访问方式仍然可用。

Service是一个抽象层，它通过 LabelSelector 选择了一组 Pod（容器组），把这些 Pod 的指定端口公布到到集群外部，并支持负载均衡和服务发现。

• 公布 Pod 的端口以使其可访问
• 在多个 Pod 间实现负载均衡
• 使用 Label 和 LabelSelector

服务和标签

下图中有两个服务Service A(黄色虚线)和Service B(蓝色虚线)，Service A 将请求转发到 IP 为 10.10.10.1 的Pod上， Service B 将请求转发到 IP 为 10.10.10.2、10.10.10.3、10.10.10.4 的Pod上。

Service 将外部请求路由到一组 Pod 中，它提供了一个抽象层，使得 Kubernetes 可以在不影响服务调用者的情况下，动态调度容器组（在容器组失效后重新创建容器组，增加或者减少同一个 Deployment 对应容器组的数量等）。

Service使用Labels、LabelSelector(标签和选择器) 匹配一组 Pod。Labels（标签）是附加到 Kubernetes 对象的键/值对，其用途有多种：

• 将 Kubernetes 对象（Node、Deployment、Pod、Service等）指派用于开发环境、测试环境或生产环境
• 嵌入版本标签，使用标签区别不同应用软件版本
• 使用标签对 Kubernetes 对象进行分类

下图体现了 Labels（标签）和 LabelSelector（标签选择器）之间的关联关系

• Deployment B 含有 LabelSelector 为 app=B 通过此方式声明含有 app=B 标签的 Pod 与之关联
• 通过 Deployment B 创建的 Pod 包含标签为 app=B
• Service B 通过标签选择器 app=B 选择可以路由的 Pod

Labels（标签）可以在创建 Kubernetes 对象时附加上去，也可以在创建之后再附加上去。任何时候都可以修改一个 Kubernetes 对象的 Labels（标签）

实战：为 nginx Deployment 创建一个 Service

使用kubectl

（1）创建nginx的Deployment中定义了Labels，如下：

metadata:    #译名为元数据，即Deployment的一些基本属性和信息
  name: nginx-deployment    #Deployment的名称
  labels:    #标签，可以灵活定位一个或多个资源，其中key和value均可自定义，可以定义多组
    app: nginx    #为该Deployment设置key为app，value为nginx的标签

（2）创建文件 nginx-service.yaml

vim nginx-service.yaml

文件内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service    #Service 的名称
  labels:         #Service 自己的标签
    app: nginx    #为该 Service 设置 key 为 app，value 为 nginx 的标签
spec:        #这是关于该 Service 的定义，描述了 Service 如何选择 Pod，如何被访问
  selector:        #标签选择器
    app: nginx    #选择包含标签 app:nginx 的 Pod
  ports:
  - name: nginx-port    #端口的名字
    protocol: TCP        #协议类型 TCP/UDP
    port: 80            #集群内的其他容器组可通过 80 端口访问 Service
    nodePort: 32600   #通过任意节点的 32600 端口访问 Service
    targetPort: 80    #将请求转发到匹配 Pod 的 80 端口
  type: NodePort    #Serive的类型，ClusterIP/NodePort/LoaderBalancer

（3）执行命令

kubectl apply -f nginx-service.yaml

（4）检查执行结果

kubectl get services -o wide

可查看到名称为nginx-service的服务。

（5）访问服务

curl <任意节点的 IP>:32600

如果集群在云上，可以通过云服务商的安全组开放 32600 端口的访问

使用Kuboard

• 在上一个步骤中创建的工作负载查看界面点击 编辑 按钮，该按钮的位置如下图所示：

• 在工作负载编辑页切换到 服务/应用路由 标签，如下图所示：

服务类型： NodePort

填写表单如下：

• 点击 保存

• 访问服务

在浏览器打开 http://<任意节点的 IP>:32601