K8S | Service服务发现

服务发现与负载均衡。

一、背景

在微服务架构中,这里以开发环境「Dev」为基础来描述,在K8S集群中通常会开放:路由网关、注册中心、配置中心等相关服务,可以被集群外部访问;

对于测试「Tes」环境或者生产「Pro」环境,出于安全或者环境隔离性来考虑,在正常情况下只会开放网关服务,而「注册、配置」中心并不会对外暴露;

对于架构中的其它业务服务一般不会对外开放,在K8S集群内部服务间是可以正常通信的,对于「Dev」环境来说,研发会使用「注册、配置」中心,网关是系统的访问入口;

在K8S集群中,通过Service组件,可以快速简单的实现服务发现和负载均衡;

二、Service组件

1、简介

在K8S集群中是通过Pod组件来部署应用服务,Deployment组件实现Pod编排管理,Service组件实现应用的访问;

【Pod】自身的特点是临时的,使用过后直接抛弃的实体,这样在Pod创建和销毁的状态中,会导致IP地址发生变化,即无法使用固定的IP进行应用访问;

【Deployment】控制器通过管理ReplicaSet间接实现Pod管理,比如发布方式,更新和回滚策略,维持Pod副本数量,对应用进行快速的编排,但是并没有涉及应用的访问;

【Service】是将运行在一个或一组Pod上的网络应用程序公开为网络服务的方法,可以在不修改现有应用程序的情况下,使用服务发现机制访问到该应用;

基于Pod、Deployment、Service三个组件的协作,同一个应用的部署脚本可以在开发、测试、生产不同环境中复用;

2、基础语法

这里提供一个简单的【Service】语法做参考;

需要注意的是:在该脚本中没有指定服务类型即ServiceType,默认采用的是ClusterIP,通过集群的内部IP暴露服务,选择该值时服务只能够在集群内部访问;

三、内部服务发现

1、Pod创建

基于【Deployment】组件,创建「auto-serve」应用;

yaml 复制代码
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: serve-deployment
  labels:
    app: auto-serve
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: auto-serve
  template:
    metadata:
      labels:
        app: auto-serve
    spec:
      containers:
        - name: auto-serve
          image: auto-serve:latest
          imagePullPolicy: Never
          ports:
            - containerPort: 8082
              name: auto-serve-port

执行创建命令

kubectl apply -f serve-deployment.yaml

2、Service创建

简单的脚本文件:app-service.yaml

yaml 复制代码
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-service
spec:
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
  - name: app-service-port
    protocol: TCP
    port: 8082
    targetPort: auto-serve-port

创建【Service】

kubectl apply -f app-service.yaml

查看【Service】,可以使用命令行或者界面;

sql 复制代码
kubectl describe svc app-service

删除【Service】

arduino 复制代码
kubectl delete -f app-service.yaml

3、内部访问

在上面已经说明,当Type不指定时采用的是ClusterIP,只能在集群内部访问,集群外部的网络是无法访问的;

在【auto-client】服务中提供一段访问【auto-serve】接口的代码,并制作镜像【auto-client:3.3.3】,完成部署后查看日志打印;

java 复制代码
@Component
public class HttpServiceJob {

    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(HttpServiceJob.class.getName()) ;

    private static final String SERVER_NAME = "http://app-service:8082/serve";
    private static final String SERVER_IP = "http://10.103.252.94:8082/serve";

    /**
     * 每30秒执行一次
     */
    @Scheduled(fixedDelay = 30000)
    public void systemDate () {
        SimpleClientHttpRequestFactory factory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
        factory.setReadTimeout(3000);
        factory.setConnectTimeout(6000);
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate(factory);

        try {
            Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
            String result = restTemplate.getForObject(SERVER_NAME, String.class, paramMap);
            LOG.info("service-name-resp::::" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
            String result = restTemplate.getForObject(SERVER_IP, String.class, paramMap);
            LOG.info("service-ip-resp::::" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在代码中通过服务名:端口IP:端口都可以正常访问,在Pod中查看两个应用的日志,请求和响应都正常;

四、外部服务发现

1、NodePort类型

指定类型为NodePort的脚本:app-np-service.yaml

yaml 复制代码
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-np-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8082
      targetPort: 8082
      nodePort: 30010

创建【Service】

kubectl apply -f app-np-service.yaml

使用NodePort类型,K8S控制平面会在指定的范围内分配端口,如果需要特定的端口号可以指定nodePort字段中的值,但是该类型需要自己设置负载均衡解决方案;

2、LoadBalancer类型

指定类型为LoadBalancer的脚本:app-lb-service.yaml

yaml 复制代码
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-lb-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8082
      targetPort: 8082

创建【Service】

kubectl apply -f app-lb-service.yaml

查看【Service】

在查看「app-lb-service」时,值得注意一下Endpoints的字段属性,这里就是Pod选择器选中的Pod

yaml 复制代码
kubectl get svc app-lb-service -o wide


NAME             TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE     SELECTOR
app-lb-service   LoadBalancer   10.111.65.220   localhost     8082:30636/TCP   6m49s   app=auto-serve


kubectl describe svc app-lb-service


Name:                     app-lb-service
Namespace:                default
Labels:                   <none>
Annotations:              <none>
Selector:                 app=auto-serve
Type:                     LoadBalancer
IP Family Policy:         SingleStack
IP Families:              IPv4
IP:                       10.111.65.220
IPs:                      10.111.65.220
LoadBalancer Ingress:     localhost
Port:                     <unset>  8082/TCP
TargetPort:               8082/TCP
NodePort:                 <unset>  30636/TCP
Endpoints:                10.1.0.160:8082,10.1.0.161:8082,10.1.0.162:8082
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>


kubectl get pods -o wide


NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          
serve-deployment-f6f6c5bbd-9qvgr   1/1     Running   0          39m   10.1.0.162   docker-desktop
serve-deployment-f6f6c5bbd-w7nj2   1/1     Running   0          39m   10.1.0.161   docker-desktop
serve-deployment-f6f6c5bbd-x7v4d   1/1     Running   0          39m   10.1.0.160   docker-desktop

五、参考源码

ruby 复制代码
文档仓库:
https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note

脚本仓库:
https://gitee.com/cicadasmile/butte-auto-parent
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