Kubernetes 实战：使用 Service 连接前端与后端微服务

Kubernetes 实战：使用 Service 连接前端与后端微服务

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前言

在现代微服务架构中，前后端分离是常见的设计模式。Kubernetes 提供了强大的服务发现和负载均衡机制，使得前后端微服务之间的通信变得简单可靠。本文将详细介绍如何在 Kubernetes 中部署前后端微服务，并通过 Service 实现它们之间的通信。

架构概述

我们将构建一个简单的应用架构：

• 后端服务：一个返回欢迎信息的 Go 应用
• 前端服务：一个 Nginx 服务器，代理请求到后端服务

后端服务部署

创建后端 Deployment

后端应用使用一个简单的 Go 程序，返回 JSON 格式的欢迎信息。我们通过 Deployment 来管理后端 Pod：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: backend
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: hello
      tier: backend
      track: stable
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello
        tier: backend
        track: stable
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: "gcr.io/google-samples/hello-go-gke:1.0"
        ports:
        - containerPort: 80

关键点说明：

• 定义了 3 个副本确保高可用
• 使用特定标签(app: hello, tier: backend)标识 Pod
• 容器暴露 80 端口

创建后端 Service

为了让前端能够访问后端，我们需要创建 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hello
spec:
  selector:
    app: hello
    tier: backend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

Service 特点：

• 通过标签选择器关联后端 Pod
• 在集群内部创建 DNS 记录"hello"
• 提供稳定的 IP 地址

前端服务部署

配置 Nginx

前端使用 Nginx 作为反向代理，配置如下：

server {
    listen 80;
    
    location / {
        proxy_pass http://hello;
    }
}

这个配置将所有请求代理到后端 Service "hello"。

创建前端 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: frontend
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: hello
      tier: frontend
      track: stable
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello
        tier: frontend
        track: stable
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: "nginx:1.19"
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - mountPath: "/etc/nginx/conf.d"
          name: nginx-config
      volumes:
      - name: nginx-config
        configMap:
          name: frontend-nginx-config

注意：

• 使用 ConfigMap 存储 Nginx 配置（生产环境推荐做法）
• 部署 2 个副本保证可用性

创建前端 Service

为了让外部能够访问前端，我们使用 LoadBalancer 类型的 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: hello
    tier: frontend
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

关键特性：

• LoadBalancer 类型会自动创建外部负载均衡器
• 将外部流量路由到前端 Pod

验证部署

1. 获取前端 Service 的外部 IP：

   kubectl get service frontend -w
   

2. 使用 curl 测试：

   curl http://<EXTERNAL-IP>
   

   应该看到后端返回的 {"message":"Hello"} 响应。

生产环境建议

1. 配置健康检查：为前后端添加 readiness 和 liveness 探针
2. 资源限制：为 Pod 设置合理的资源请求和限制
3. 自动扩缩：考虑使用 HPA 根据负载自动调整副本数
4. 配置分离：使用 ConfigMap 管理应用配置
5. 安全加固：配置网络策略限制不必要的访问

清理资源

完成测试后，记得删除创建的资源：

kubectl delete service frontend backend
kubectl delete deployment frontend backend

总结

通过本文，我们学习了如何在 Kubernetes 中：

1. 使用 Deployment 部署多副本应用
2. 通过 Service 实现服务发现和负载均衡
3. 配置前端代理访问后端服务
4. 使用 LoadBalancer 暴露服务到集群外部

这种前后端分离的架构可以轻松扩展，适应各种复杂的应用场景。

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