云端技术驾驭DAY15——ClusterIP服务、Ingress服务、Dashboard插件、k8s角色的认证与授权

川川野马2024-03-04 16:04

往期回顾：
云端技术驾驭DAY01------云计算底层技术奥秘、云服务器磁盘技术、虚拟化管理、公有云概述
云端技术驾驭DAY02------华为云管理、云主机管理、跳板机配置、制作私有镜像模板
云端技术驾驭DAY03------云主机网站部署、web集群部署、Elasticsearch安装
云端技术驾驭DAY04------Logstash安装部署及插件模块
云端技术驾驭DAY06------容器技术概述、镜像与容器管理、定制简单镜像、容器内安装部署服务
云端技术驾驭DAY07------Dockerfile详解、容器镜像制作、私有仓库
云端技术驾驭DAY08------部署容器服务、Compose微服务管理、harbor仓库部署及管理
云端技术驾驭DAY09------k8s集群安装部署、calico插件部署、计算节点配置管理
云端技术驾驭DAY10------kubectl命令详解、Pod创建过程、Pod的生命周期、定制Pod、资源对象文件
云端技术驾驭DAY11------资源对象文件、Pod自定义命令、多容器Pod、资源监控工具
云端技术驾驭DAY12------Pod调度策略、Pod标签管理、Pod资源配额与限额、全局资源配额与限额策略
云端技术驾驭DAY13------Pod污点、容忍策略、Pod优先级与抢占、容器安全
云端技术驾驭DAY14------存储卷管理、临时卷、持久卷、PV/PVC管理

云端技术驾驭DAY15

服务管理

Service

服务原理
  • 容器化带来的问题
    • 自动调度：在Pod创建之前，用户无法预知Pod所在的节点以及Pod的IP地址
    • 一个已经存在的Pod在运行过程中，如果出现故障，Pod也会在新的节点使用新的IP进行部署
    • 应用程序访问服务的时候，地址也不能经常变换
    • 多个相同的Pod如何访问它们上面的服务
  • Service就是解决这些问题的方法
  • 服务的自动感知
    • 服务会创建一个cluster IP这个地址对应资源地址，不管Pod如何变化，服务总能找到对应的Pod，且cluster IP保持不变
  • 服务的负载均衡
    • 如果服务后端对应多个Pod，则会通过IPTables/LVS规则将访问的请求最终映射到Pod的容器内部，自动在多个容器间实现负载均衡
  • 服务的自动发现
    • 服务创建时会自动在内部DNS上注册域名
    • 域名：<服务名称>.<名称空间>.svc.cluster.local
Cluster IP 服务

  • Cluster IP 类型

    • 默认的ServiceType，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

      [root@master ~]# vim mysvc.yaml

      apiVersion: v1
      kind: Service # 资源对象类型
      metadata:
      name: mysvc # 资源对象名称
      spec:
      ports:

      • port: 80 # 监听的端口
        protocol: TCP # 协议
        targetPort: 80 # 后端服务端口
        selector: # 选择算符
        app: web # Pod标签
        type: ClusterIP # 服务类型

      [root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml
      service/mysvc created
      [root@master ~]# kubectl get services
      NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
      kubernetes ClusterIP 10.245.0.1 <none> 443/TCP 7d19h
      mysvc ClusterIP 10.245.74.82 <none> 80/TCP 7s

  • 服务的自动发现（域名自动注册）

    [root@master ~]# dnf -y install bind-utils

    [root@master ~]# kubectl -n kube-system get service kube-dns # 查看 DNS 服务地址
    NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S)
    kube-dns ClusterIP 10.245.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP

    [root@master ~]# host mysvc.default.svc.cluster.local 10.245.0.10 # 域名解析测试
    Using domain server:
    Name: 10.245.0.10
    Address: 10.245.0.10#53
    Aliases:

    mysvc.default.svc.cluster.local has address 10.245.74.82

    [root@master ~]# vim myweb.yaml # 创建后端应用

    kind: Pod
    apiVersion: v1
    metadata:
    name: web1
    labels:
    app: web # 服务靠标签寻找后端
    spec:
    containers:
    - name: apache
    image: myos:httpd

    [root@master ~]# kubectl apply -f myweb.yaml
    pod/web1 created
    [root@master ~]# curl 10.245.74.82
    Welcome to The Apache.

  • 负载均衡

    [root@master ~]# sed 's,web1,web2,' myweb.yaml | kubectl apply -f -
    pod/web2 created
    [root@master ~]# sed 's,web1,web3,' myweb.yaml | kubectl apply -f -
    pod/web3 created
    [root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
    php_host: web3
    [root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
    php_host: web2
    [root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
    php_host: web1

  • Cluster IP 服务的工作原理

    • kube-proxy是在所有节点上运行的代理。可以实现简单的数据转发，可以设置更新IPTables/LVS规则，在服务创建时，还提供服务地址DNS自动注册与服务发现功能

  • 使用固定IP

    • Cluster IP 是随机分配的，如果想使用固定IP，可以自定义，但IP的范围必须符合服务的CIDR

    • 通过kubectl cluster-info dump | grep -i service-cluster-ip-range查看IP范围

      [root@master ~]# vim mysvc.yaml

      apiVersion: v1
      kind: Service
      metadata:
      name: mysvc
      spec:
      ports:

      • port: 80
        protocol: TCP
        targetPort: 80
        selector:
        app: web
        type: ClusterIP
        clusterIP: 10.245.1.80

      [root@master ~]# kubectl delete service mysvc
      service "mysvc" deleted
      [root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml
      service/mysvc created
      [root@master ~]# kubectl get services
      NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
      kubernetes ClusterIP 10.245.0.1 <none> 443/TCP 7d20h
      mysvc ClusterIP 10.245.1.80 <none> 80/TCP 7s

  • 端口别名

    • 当两个作为后端的Pod端口号不一样时，可以使用端口别名

      [root@master ~]# vim mysvc.yaml

      apiVersion: v1
      kind: Service
      metadata:
      name: mysvc
      spec:
      ports:

      • port: 80
        protocol: TCP
        targetPort: myhttp # 使用别名查找后端服务端口
        selector:
        app: web
        type: ClusterIP
        clusterIP: 10.245.1.80

      [root@master ~]# vim myweb.yaml

      kind: Pod
      apiVersion: v1
      metadata:
      name: web1
      labels:
      app: web
      spec:
      containers:

      • name: apache
        image: myos:httpd
        ports: # 配置端口规范
        • name: myhttp # 声明端口别名
          protocol: TCP # 协议
          containerPort: 80 # 端口号

      [root@master ~]# kubectl delete service mysvc
      service "mysvc" deleted
      [root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml
      service/mysvc created
      [root@master ~]# kubectl apply -f myweb.yaml
      pod/web1 created
      [root@master ~]# curl 10.245.1.80 # 通过别名和指定IP访问成功
      Welcome to The Apache.

对外发布应用

服务类型
  • 发布服务
    • ClusterIP服务可以解决集群内应用互访的问题，但外部的应用无法访问集群内的资源，某些应用需要访问集群内的资源，我们就需要对外发布服务
  • 服务类型
    • ClusterIP默认类型可以实现Pod的自动感知与负载均衡，是最核心的服务类型，但ClusterIp不能对外发布服务，如果想对外发布服务可以使用NodePort或Ingress
NodePort服务

  • NortPort概述

    • 使用基于端口映射（默认值：30000-32767）的方式对外发布服务，可以发布任意服务（四层）

  • 服务资源文件

    [root@master ~]# vim mysvc1.yaml

    kind: Service
    apiVersion: v1
    metadata:
    name: mysvc1
    spec:
    type: NodePort # 指定服务类型
    selector:
    app: web
    ports:
    - protocol: TCP
    port: 80
    nodePort: 30080 # 可选，不指定则使用随机端口
    targetPort: 80

    [root@master ~]# kubectl apply -f mysvc1.yaml
    service/mysvc1 created
    [root@master ~]# kubectl get services
    NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
    kubernetes ClusterIP 10.245.0.1 <none> 443/TCP 7d21h
    mysvc1 NodePort 10.245.238.47 <none> 80:30080/TCP 6m29s

  • 访问nodePort服务

    root@master ~]# curl node-0001:30080
    Welcome to The Apache.
    [root@master ~]# curl node-0002:30080
    Welcome to The Apache.
    [root@master ~]# curl node-0003:30080
    Welcome to The Apache.
    [root@master ~]# curl node-0004:30080
    Welcome to The Apache.
    [root@master ~]# curl node-0005:30080
    Welcome to The Apache.

Ingress服务

  • Ingress概述

    • 使用Ingress控制器（一般由Nginx或HAProxy构成），用来发布http、https服务（七层）

  • Ingress控制器镜像地址：github.com/kubernetes/ingress-nginx

  • Ingress安装

    [root@master ingress]# docker load -i ingress.tar.xz # 导入Ingress镜像
    [root@master ingress]# docker images|while read i t _;do # 上传镜像

    [[ "{t}" == "TAG" ]] && continue [[ "{i}" =~ ^"harbor:443/".+ ]] && continue
    docker tag {i}:{t} harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    docker push harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    docker rmi {i}:{t} harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    done

    [root@master ingress]# sed -ri 's,^(\simage: )(./)?(.+)@.*,\1harbor:443/plugins/\3,' deploy.yaml # 修改以下三行
    458: image: harbor:443/plugins/controller:v1.5.1
    565: image: harbor:443/plugins/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343
    614: image: harbor:443/plugins/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343

    [root@master ingress]# kubectl apply -f deploy.yaml
    [root@master ingress]# kubectl label nodes node-0001 ingress-ready="true" # 通过标签指定在那台机器上发布应用
    node/node-0001 labeled
    [root@master ~]# kubectl -n ingress-nginx get pods
    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
    ingress-nginx-admission-create-bnk2n 0/1 Completed 0 2m12s
    ingress-nginx-admission-patch-jsbxh 0/1 Completed 0 2m12s
    ingress-nginx-controller-bbbb5f675-m4tck 1/1 Running 0 2m12s

配置Ingress规则

  • 保证ClusterIP 访问正常

    [root@master ~]# kubectl get pods,service
    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
    pod/web1 1/1 Running 1 (31m ago) 3h52m

    NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
    service/kubernetes ClusterIP 10.245.0.1 <none> 443/TCP 8d
    service/mysvc ClusterIP 10.245.1.80 <none> 80/TCP 16m
    service/mysvc1 NodePort 10.245.209.208 <none> 80:30080/TCP 3h1m
    [root@master ~]# curl 10.245.1.80
    Welcome to The Apache.

  • 配置规则

    • 资源对象模板：kubectl create ingress mying --class=nginx --rule=nsd.tedu.cn/*=mysvc:80 --dry-run=client -o yaml

      [root@master ~]# vim mying.yaml

      kind: Ingress
      apiVersion: networking.k8s.io/v1
      metadata:
      name: mying
      spec:
      ingressClassName: nginx # 使用的类名称
      rules: # ingress 规则定义

      • host: mying.cn # 域名定义，可以不写
        http: # 协议
        paths: # 访问的路径定义
        • path: / # 访问的url路径
          pathType: Prefix # 路径的类型[Exact Prefix]
          backend: # 后端服务
          service: # 服务声明
          name: mysvc # 服务名称
          port: # 端口号声明
          number: 80 # 访问服务的端口号

  • 发布服务

    [root@master ~]# kubectl apply -f mying.yaml
    ingress.networking.k8s.io/mying created
    [root@master ~]# kubectl get ingress
    NAME CLASS HOSTS ADDRESS PORTS AGE
    mying nginx mying.cn 80 12s
    [root@master ~]# kubectl get ingress
    NAME CLASS HOSTS ADDRESS PORTS AGE
    mying nginx mying.cn 192.168.1.51 80 14m
    [root@master ~]# curl -H "Host: mying.cn" http://192.168.1.51
    Welcome to The Apache.

WEB管理工具

Dashboard

Dashboard概述
  • Dashboard是什么？
    • Dashboard是给予网页的Kubernetes用户界面
    • Dashboard同时展示了Kubernetes集群中的资源状态信息和所有报错信息
    • 可以使用Dashboard将应用部署到集群中，也可以对容器应用排错，还能管理集群资源
    • 地址：github.com/kubernetes/dashboard
Dashboard安装

  • 导入镜像到私有仓库中

    [root@master dashboard]# docker load -i dashboard.tar.xz
    [root@master dashboard]# docker images|while read i t _;do

    [[ "{t}" == "TAG" ]] && continue [[ "{i}" =~ ^"harbor:443/".+ ]] && continue
    docker tag {i}:{t} harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    docker push harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    docker rmi {i}:{t} harbor:443/plugins/{i##*/}:{t}
    done
    [root@master dashboard]# sed -ri 's,^(\simage: )(./)?(.+),\1harbor:443/plugins/\3,' recommended.yaml
    193: image: harbor:443/plugins/dashboard:v2.7.0
    278: image: harbor:443/plugins/metrics-scraper:v1.0.8
    [root@master dashboard]# kubectl apply -f recommended.yaml
    [root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get pods
    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
    dashboard-metrics-scraper-66f6f56b59-trznx 1/1 Running 0 28s
    kubernetes-dashboard-65ff57f4cf-7dn87 1/1 Running 0 28s

发布服务

  • 导出服务资源文件

    [root@master dashboard]# sed -n '30,45p' recommended.yaml > dashboard-svc.yaml
    [root@master dashboard]# vim dashboard-svc.yaml

    kind: Service
    apiVersion: v1
    metadata:
    labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
    name: kubernetes-dashboard
    namespace: kubernetes-dashboard
    spec:
    type: NodePort # 添加类型，以NodePort形式发布
    ports:
    - port: 443
    nodePort: 30443 # 指定端口
    targetPort: 8443
    selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

    [root@master dashboard]# kubectl apply -f dashboard-svc.yaml
    service/kubernetes-dashboard configured
    [root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get services
    NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
    dashboard-metrics-scraper ClusterIP 10.245.155.177 <none> 8000/TCP 8m14s
    kubernetes-dashboard NodePort 10.245.210.63 <none> 443:30443/TCP 8m14s

  • 添加监听器，前端端口设置为30443，并监听任意一个节点的30443端口

  • 使用弹性公网 IP绑定ELB

  • 发布成功后，通过浏览器访问https://公网IP:30443，出现如下界面即成功

认证与授权

ServiceAccount

用户概述
  • 用户认证
    • 所有k8s集群都有两类用户：由k8s管理的服务帐号和普通用户
    • 普通用户是以证书或密钥形式签发，主要用途是认证和鉴权，集群中并不包含用来代表普通用户帐号的对象，普通用户的信息无法调用和查询
    • 服务帐号是Kubernetes API所管理的用户。它们被绑定到特定的名称空间，与一组Secret凭据相关联，供Pod调用以获得相应的授权
创建ServiceAccount

  • 编写ServiceAccout资源对象文件

    [root@master dashboard]# vim admin-user.yaml

    kind: ServiceAccount
    apiVersion: v1
    metadata:
    name: kube-admin
    namespace: kubernetes-dashboard

    [root@master dashboard]# kubectl apply -f admin-user.yaml
    serviceaccount/kube-admin created
    [root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get sa
    NAME SECRETS AGE
    default 0 30m
    kube-admin 0 11s
    kubernetes-dashboard 0 30m

  • 创建登陆用token

    [root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard create token kube-admin
    eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6Im... ... # 这一串字符就是登陆用的token

权限管理

角色与授权

  • 如果想访问和管理k8s集群，就要对身份以及权限做验证，k8s支持的鉴权模块有Node、RBAC、ABAC、Webhook API

    • Node：专门对kubelet发出的请求进行鉴权
    • RBAC：是一种基于组织中用户的角色来控制资源使用的方法
    • ABAC：基于属性的访问控制，是一种通过将用户属性与权限组合在一起向用户授权的方法
    • Webhook：是一个HTTP回调

  • 查询集群使用的鉴权方法

    [root@master dashboard]# kubectl cluster-info dump | grep authorization-mode
    "--authorization-mode=Node,RBAC",

RBAC授权
  • RBAC声明了四种k8s对象：
    • Role：用来在某一名称空间内创建授权角色，创建Role时，必须指定所属的名称空间的名字
    • Cluster：可以和Role相同完成授权，但属于集群范围，对所有名称空间有效
    • RoleBinding：是将角色中定义的权限赋予一个或者一组用户，可以使用Role或ClusterRole完成授权
    • ClusterRoleBinding：在集群范围执行授权，对所有名称空间有效，只能使用ClusterRole完成授权
  • 资源对象角色与作用域
资源对象 描述 作用域
ServiceAccount 服务账号，为 Pod 中运行的进程提供了一个身份 单一名称空间
Role 角色，包含一组代表相关权限的规则 单一名称空间
ClusterRole 角色，包含一组代表相关权限的规则 全集群
RoleBinding 将权限赋予用户，Role、ClusterRole 均可使用 单一名称空间
ClusterRoleBinding 将权限赋予用户，只可以使用 ClusterRole 全集群
  • 资源对象权限
create delete deletecollection get list patch update watch
创建 删除 删除集合 获取属性 获取列表 补丁 更新 监控

  • 创建自定义角色

    资源对象模板

    [root@master ~]# kubectl -n default create role myrole --resource=pods --verb=get,list --dry-run=client -o yaml
    [root@master ~]# kubectl -n default create rolebinding kube-admin-role --role=myrole --serviceaccount=kubernetes-dashboard:kube-admin --dry-run=client -o yaml

    [root@master ~]# vim myrole.yaml

    kind: Role
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
    metadata:
    name: myrole # 角色名称
    namespace: default
    rules: # 规则

    • apiGroups: # 资源对象所属组信息
      • "" # 分组信息
        resources: # 要设置权限的资源对象
      • pods # 授权资源对象名称
        verbs: # 权限设置
      • get # 权限
      • list # 权限

  • 给kube-admin赋予普通用户权限

    ... ... # 接着上面的写

    kind: RoleBinding
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
    metadata:
    name: kube-admin-role # 授权策略名称
    namespace: default
    roleRef: # 关联权限
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io # 角色对象组
    kind: Role # 角色对象
    name: myrole # 角色名称
    subjects: # 授权信息

    • kind: ServiceAccount # 帐号资源对象
      name: kube-admin # 帐号名称
      namespace: kubernetes-dashboard # 帐号所在的名称空间

    [root@master dashboard]# kubectl apply -f myrole.yaml
    role.rbac.authorization.k8s.io/myrole created
    rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kube-admin-role created

  • 给kube-admin赋予集群管理员权限

    ... ...

    kind: ClusterRoleBinding
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
    metadata:
    name: kube-admin-role
    namespace: default
    roleRef:
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: ClusterRole
    name: cluster-admin
    subjects:

    • kind: ServiceAccount
      name: kube-admin
      namespace: kubernetes-dashboard

    [root@master dashboard]# kubectl apply -f myrole.yaml
    role.rbac.authorization.k8s.io/myrole created
    clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kube-admin-role created

  • 授予管理员权限后，再次登陆Dashboard可以管理集群信息

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