K8s(Kubernetes)学习（五）——Service：ClusterIP、NodePort、LoadBalancer、 ExternalName

第五章 Service

• 什么是 Service
• 为什么需要 Service
• Service 特性
• Service 与 Pod 关联
• Service type 类型
• 如何使用 Service
• 多端口配置

1 什么是 Service

1.1 定义

官网地址: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/service/

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。

通俗定义: Service 用来为 pod 提供网络服务的一种方式。

1.2 为什么需要 Service

问题: 如果一组 Pod（称为“后端”）为集群内的其他 Pod（称为“前端”）提供功能， 那么前端如何找出并跟踪要连接的 IP 地址，以便前端可以使用提供工作负载的后端部分？

如果这是一个图片处理后端，它运行了 3 个副本。这些副本是可互换的 —— 前端不需要关心它们调用了哪个后端副本。 然而组成这一组后端程序的 Pod 实际上可能会发生变化， 前端客户端不应该也没必要知道，而且也不需要跟踪这一组后端的状态。Service 定义的抽象能够解耦这种关联。

2 特性

• Service 通过 label 关联对应的 Pod
• Servcie 生命周期不跟 Pod 绑定，不会因为 Pod 重新创建而改变 IP
• 提供了负载均衡功能，自动转发流量到不同 Pod
• 可对集群外部提供访问端口
• 集群内部可通过服务名字访问

3 Service 和 Pod 关系

4 使用 Service

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.19
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
      restartPolicy: Always
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - port: 8080 #service 端口
      targetPort: 80 #容器端口
      nodePort: 31001 #node 节点端口 固定在 30000-32767 之间
  type: NodePort

注意:节点端口固定在 30000-32767 之间

5 多端口

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.19
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - containerPort: 80
      restartPolicy: Always
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - port: 8080 #service 端口
      name: write
      targetPort: 80 #容器端口
      nodePort: 31001 #node 节点端口 固定在 30000-32767 之间
    - port: 8081
      name: read
      targetPort: 80
      nodePort: 31002

  type: NodePort

6 类型 type

https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/services-networking/service/

对一些应用的某些部分（如前端），可能希望将其暴露给 Kubernetes 集群外部的 IP 地址。

Kubernetes ServiceTypes 允许指定你所需要的 Service 类型。

• ClusterIP：在集群内部暴露 Service，只能被集群内部的其他对象访问，通常用于内部服务发现，不会向集群外部暴露。
• NodePort：将 Service 暴露在 Node 的某个端口上，从而可以通过 Node 的 IP 地址和端口号来访问 Service，通常用于开发和测试环境。
• LoadBalancer：通过云服务商提供的负载均衡器来将 Service 暴露到公网上，使得外部用户可以访问 Service。
• ExternalName：将 Service 映射到一个 DNS 名称上，从而可以通过 DNS 名称来访问 Service，通常用于访问外部服务。

6.1 ClusterIP 类型

• 这是最常用的 Service 类型之一。在集群内部创建一个虚拟 IP 地址，它可以被其他在同一集群内的 Pod 访问，但不能被集群外部的请求所访问。这种类型的服务通常用于内部服务的暴露，例如数据库或者缓存服务。比如在一个 Web 应用中，你可能需要连接到一个数据库，但是这个数据库并不需要在应用之外暴露。这时候，你可以使用 ClusterIP 类型的 Service，让应用可以访问到数据库。

6.2 NodePort 类型

• 这种类型的 Service 将会创建一个端口，并绑定到每个集群节点上，从而允许外部流量访问 Service。这个类型通常用于公共服务的暴露，例如 Web 应用或者 API。比如你需要在集群外部访问到一个运行在集群中的 Web 应用，你就可以创建一个 NodePort 类型的 Service，通过指定 Service 的 nodePort 字段，来将 Service 暴露给集群外部。

• 如果你将 type 字段设置为 NodePort，则 Kubernetes 控制平面将在 --service-node-port-range 标志指定的范围内分配端口（默认值：30000-32767）。

6.3 LoadBalancer 类型

• 这种类型的 Service 类似于 NodePort，但是会在云厂商中创建一个负载均衡器。这个类型通常用于在云平台上部署应用。云平台的负载均衡器将流量分发到集群中的节点。这个类型的 Service 只能在云平台上使用，并且需要云厂商提供支持。

6.4 ExternalName 类型

• 这种类型的 Service 允许 Service 到任何需要访问的 CNAME DNS 条目的转发。与其它类型的 Service 不同，它并不会代理请求到任何 Pod。相反，它将请求转发到配置的外部地址。这种类型的 Service 通常用于将服务代理到集群外部的其他服务。比如你有一个运行在外部网络上的服务，你希望在 Kubernetes 集群中使用该服务，这时候你可以创建一个 ExternalName 类型的 Service，将服务的 DNS 解析到 Kubernetes 集群中。

7 内部通信

7.1 创建 pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql/mysql-server:8.0
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: root
        ports:
        - name: mysql
          containerPort: 3306
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql
spec:
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - name: mysql
    port: 3306
    targetPort: 3306
	type: ClusterIP

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        #command: ["/bin/sh", "-c"]
        #args:
        #- apt-get update && apt-get install -y mysql-client && nginx -g 'daemon off;'
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: http
    port: 8081
    targetPort: 80
	type: ClusterIP

7.2 相互访问

# 进入 nginx 访问mysql
$ mysql -h mysql -uroot -ppassword
# 注意：这里的 mysql 是 MySQL Service 的名称，而不是 Pod 的名称。