Kubernetes Service & LB & Networking ：Services

Service 创建

1、With Label Selector

使用标签选择器创建服务，Service 直接关联 Pod，示例：部署 Mysql （细节见文末附录1），再创建服务：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-service
spec:
  selector:             # 与 Pod 创建时的 matchLabels 值相同即可匹配
      environment: dev
      database: mysql
  ports:
  - protocol: TCP       # 协议可选 UDP 和 TCP，默认 TCP
    port: 3306          # 对外暴露的端口号
    targetPort: 3306    # 容器中 Mysql 的端口号，port 与 targetPort 相同时， targetPort 可省略不写

2、Without Label Selector

Service 通常抽象化访问 Pods，但 Service 也可以抽象化访问其他类型的后端服务。例如：

你希望在生产中访问外部数据库群集（k8s 外），但在测试中你希望使用自己的数据库（k8s 内）；
你希望将你的服务指向另一个名称空间或另一个群集中的服务；
你正在将服务迁移到 Kubernetes，而其中一些后端运行在 Kubernetes 之外。

示例：

① 在 minikube 中使用 Docker 启动一个 Mysql 容器（与 Kubernetes 无任何关系）

docker run -d -p 3307:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql-out mysql:5.6

② 创建不带标签选择器的 Service :

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-service-outside
spec:
  ports:
  - port: 3306
    targetPort: 3306

③ 创建 Endpoints 将 mysql-service-outside 映射到 mysql

kind: Endpoints
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-service-outside
subsets:
  - addresses:
      - ip: 192.168.99.100      # IP 地址为 Mysql 所在的服务器的地址
    ports:
      - port: 3307              # 上述创建 mysql 容器所指定的端口号

④ 测试使用 mysql-service-outside 作为入口访问 Mysql

kubectl run -it --rm --image=mysql:5.6 mysql-client -- mysql -h mysql-service-outside -p123456

3、ExternalName Service
ExternalName Service 是没有选择器的特殊服务，它没有定义任何端口或端点。查找主机 mysql-service-domain.default.svc.CLUSTER 时，集群 DNS 服务将返回值为 mysql.anoyi.com 的 CNAME 记录。访问这种服务的方式与其他服务一样，唯一的区别在于重定向发生在 DNS 级别，并且没有代理或转发发生。

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysql-service-domain
spec:
  type: ExternalName
  externalName: mysql.anoyi.com

服务发现

Kubernetes 支持 2 中发现服务的方式：环境变量和 DNS。

1、环境变量

当 Pod 在节点中运行，kubelet 会为每个 active 状态的服务添加一组环境变量。它支持 Docker links compatible 变量（请参阅 makeLinkVariables ）和更简单的 {SVCNAME}_SERVICE_HOST 和 {SVCNAME}_SERVICE_PORT 变量，其中服务名称为大写，破折号转换为下划线。

示例：服务 redis-master 暴露 TCP 端口 6379 且已分配了clusterIP 地址10.0.0.11 , 会生成以下环境变量：

REDIS_MASTER_SERVICE_HOST=10.0.0.11
REDIS_MASTER_SERVICE_PORT=6379
REDIS_MASTER_PORT=tcp://10.0.0.11:6379
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP=tcp://10.0.0.11:6379
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PROTO=tcp
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PORT=6379
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_ADDR=10.0.0.11

如何应用这些变量呢？

示例：创建 Mongo 服务（细节见文末附录 2），创建 Mongo-Express 服务连通 Mongo 服务

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mongo-express
  labels:
    environment: dev
    service: mongo-express
spec:
  selector:
    matchLabels:
      environment: dev
      web: mongo-express
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        environment: dev
        web: mongo-express
    spec:
      containers:
      - image: registry.docker-cn.com/library/mongo-express
        name: mongo-express
        ports:
        - containerPort: 8081
          name: mongo-express
        env:
        - name: ME_CONFIG_OPTIONS_EDITORTHEME
          value: ambiance
        - name: ME_CONFIG_MONGODB_SERVER
          value: $(MONGO_SERVICE_SERVICE_HOST)

如上所示，使用 $(...) 引用环境变量

2、DNS

DNS Server 是一个非常推荐的可选的集群插件，它观察 Service 相关 API 动态管理 DNS 记录。如果在整个集群中启用了 DNS，则所有的 Pod 应该能够自动进行服务的名称解析。

示例，假设在 [Namespace] my-ns 中创建 [Service] my-service ，则会生成一条 DNS 记录 my-service.my-ns，则在 [Namespace] my-ns 中的 Pod 都可以通过 my-service 找到这个服务；如果在集群内的其他 [Namespace] ，则需要通过 my-service.my-ns 来发现这个服务。

示例：通过 DNS 方式连通 Mongo 和 Mongo-Express，只需修改为如下即可：

        - name: ME_CONFIG_MONGODB_SERVER
          value: mongo-service

发布服务 - Service Types

Service 支持如下几种类型，默认是 ClusterIP ：

ClusterIP: 暴露服务在一个集群内部的 IP，此类型只支持内部访问服务。
NodePort: 暴露服务在集群每个节点的静态端口. 在集群外部通过 <NodeIP>:<NodePort> 即可访问集群内的服务。
LoadBalancer: 通过云供应商提供的负载均衡器暴露服务。将自动创建外部负载平衡器路由到的 NodePort 和 ClusterIP 服务。
ExternalName: 相当于 DNS 的 CNAME，上述有示例。

示例：通过 NodePort 暴露 Mongo-Express 服务

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mongo-express-service
spec:
  selector:             
    environment: dev
    web: mongo-express
  ports:
  - nodePort: 30005     
    port: 8081
  type: NodePort

多端口 Service

示例：http 和 https 服务

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: web-service
spec:
  selector:
    app: webApp
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080
  - name: https
    protocol: TCP
    port: 443
    targetPort: 8443

附录

1、Mysql Deployment 创建

# 创建 Secret
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-root-password
type: Opaque
data:
  password: MTIzNDU2        # '123456' -> base64 -> 'MTIzNDU2'   相关命令： 'echo -n '123456' | base64'
---
# 创建持久化存储卷
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce        
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi 
---
# 创建部署
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
  labels:
    environment: dev
    service: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      environment: dev
      database: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        environment: dev
        database: mysql
    spec:
      containers:
      - image: registry.docker-cn.com/library/mysql:5.6
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-root-password
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pvc

2、MongoDB Deployment 创建

# 创建持久化存储卷
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongo-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce        
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi 
---
# 创建部署
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mongo
  labels:
    environment: dev
    service: mongo
spec:
  selector:
    matchLabels:
      environment: dev
      database: mongo
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        environment: dev
        database: mongo
    spec:
      containers:
      - image: registry.docker-cn.com/library/mongo
        name: mongo
        ports:
        - containerPort: 27017
          name: mongo
        volumeMounts:
        - name: mongo-persistent-storage
          mountPath: /data/db
      volumes:
      - name: mongo-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mongo-pvc
---
# 创建服务
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mongo-service
spec:
  selector:
      environment: dev
      database: mongo
  ports:
  - port: 27017