深入剖析Kubernetes--第七章：NetworkPolicy&&ServiceDNS与服务发现&&NodePort&&Ingress

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NetworkPolicy&&ServiceDNS与服务发现&&NodePort&&Ingress

来源于bilibili 黑马程序员和纸质书深入剖析Kubernetes

NetworkPolicy示例：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:
        - 172.17.1.0/24
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          project: myproject
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 6379
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/24
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5978

Service示例：

先了解一下Service的资源清单

kind: Service  # 资源类型
apiVersion: v1  # 资源版本
metadata: # 元数据
  name: service # 资源名称
  namespace: dev # 命名空间
spec: # 描述
  selector: # 标签选择器，用于确定当前service代理哪些pod
    app: nginx
  type: # Service类型，指定service的访问方式
  clusterIP:  # 虚拟服务的ip地址
  sessionAffinity: # session亲和性，支持ClientIP、None两个选项
  ports: # 端口信息
    - protocol: TCP 
      port: 3017  # service端口
      targetPort: 5003 # pod端口
      nodePort: 31122 # 主机端口 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是：30000-32767), 如果不指定，会默认分配

ClusterIP：默认值，它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问
NodePort：将Service通过指定的Node上的端口暴露给外部，通过此方法，就可以在集群外部访问服务
LoadBalancer：使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，注意此模式需要外部云环境支持
ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用

使用service之前，首先利用Deployment创建出3个pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

ClusterIP

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址，如果不写，默认会生成一个
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80  # Service端口       
    targetPort: 80 # pod端口

# 创建service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f service-clusterip.yaml
service/service-clusterip created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97     <none>        80/TCP         14s   app=nginx-pod

# 查看service的详细信息
# 在这里有一个Endpoints列表，里面就是当前service可以负载到的服务入口
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe svc service-clusterip -n dev
Name:              service-clusterip
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                10.97.97.97
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.27:80,10.244.1.28:80,10.244.1.29:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>


# 查看ipvs的映射规则
[root@k8s-master01 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.27:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.28:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.29:80               Masq    1      0          0

# 访问10.97.97.97:80观察效果
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.97.97.97:80
10.244.2.33

Endpoint

Endpoint是kubernetes中的一个资源对象，存储在etcd中，用来记录一个service对应的所有pod的访问地址，它是根据service配置文件中selector描述产生的。

一个Service由一组Pod组成，这些Pod通过Endpoints暴露出来，Endpoints是实现实际服务的端点集合。换句话说，service和pod之间的联系是通过endpoints实现的。

负载分发策略

对Service的访问被分发到了后端的Pod上去，目前kubernetes提供了两种负载分发策略：

如果不定义，默认使用kube-proxy的策略，比如随机、轮询
基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个Pod上

此模式可以使在spec中添加sessionAffinity:ClientIP选项

HeadLiness Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 将clusterIP设置为None，即可创建headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80    
    targetPort: 80

# 创建service
[root@master service-headliness]# kubectl create -f service-headlines.yaml
service/service-headliness created

# 获取service， 发现CLUSTER-IP未分配
[root@master service-headliness]#  kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-headliness   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    21s   app=nginx-pod

# 查看service详情
[root@master service-headliness]# kubectl describe svc service-headliness  -n dev
Name:              service-headliness
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.27:80,10.244.1.28:80,10.244.1.29:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 查看域名的解析情况
[root@master 7.7]# kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-p4s6h  -n dev /bin/sh
/ # cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5

[root@k8s-master01 ~]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.40
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.39
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.33

服务发现，即：当我一个服务（Pod）的 IP 地址是不固定的且没办法提前获知时，ClusterIP 模式的 Service 提供的，就是一个 Pod 的稳定的 IP 地址，即 VIP。而 Headless Service 提供的，则是一个 Pod 的稳定的 DNS 名字，并且，这个名字是可以通过 Pod 名字和 Service 名字拼接出来的。

NodePort：

从外部访问到 Kubernetes 里创建的 Service：NodePort

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # service类型
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是：30000-32767), 如果不指定，会默认分配
    targetPort: 80

kubectl get svc -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE     SELECTOR
service-nodeport   NodePort   10.96.239.246   <none>        80:30002/TCP   4m11s   app=nginx-pod

LoadBalancer

适用于公有云上的 Kubernetes 服务

LoadBalancer和NodePort很相似，目的都是向外部暴露一个端口，区别在于LoadBalancer会在集群的外部再来做一个负载均衡设备，而这个设备需要外部环境支持的，外部服务发送到这个设备上的请求，会被设备负载之后转发到集群中。

ExternalName

ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务，它通过externalName属性指定外部一个服务的地址，然后在集群内部访问此service就可以访问到外部的服务了。

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com

当通过 Service 的 DNS 名字访问它的时候，比如访问：my-service.default.svc.cluster.local。那么，Kubernetes 返回的就是my.database.example.com。所以说，ExternalName 类型的 Service，其实是在 kube-dns 里为你添加了一条 CNAME 记录。这时，访问 my-service.default.svc.cluster.local 就和访问 my.database.example.com 这个域名是一个效果了。

Ingress

(来源于bilibili黑马程序员)

Ingress只需要一个NodePort或者一个LB就可以满足暴露多个Service的需求

在这里插入图片描述

Ingress相当于一个7层的负载均衡器，是kubernetes对反向代理的一个抽象，它的工作原理类似于Nginx，可以理解成在Ingress里建立诸多映射规则，Ingress Controller通过监听这些配置规则并转化成Nginx的反向代理配置 , 然后对外部提供服务。在这里有两个核心概念：

ingress：kubernetes中的一个对象，作用是定义请求如何转发到service的规则
ingress controller：具体实现反向代理及负载均衡的程序，对ingress定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发，实现方式有很多，比如Nginx, Contour, Haproxy等等

Ingress（以Nginx为例）的工作原理如下：

用户编写Ingress规则，说明哪个域名对应kubernetes集群中的哪个Service
Ingress控制器动态感知Ingress服务规则的变化，然后生成一段对应的Nginx反向代理配置
Ingress控制器会将生成的Nginx配置写入到一个运行着的Nginx服务中，并动态更新
到此为止，其实真正在工作的就是一个Nginx了，内部配置了用户定义的请求转发规则

在这里插入图片描述

搭建ingress环境

# 创建文件夹
[root@k8s-master01 ~]# mkdir ingress-controller
[root@k8s-master01 ~]# cd ingress-controller/

# 创建ingress-nginx
[root@master ingress-controller]# kubectl apply -f ./

# 查看ingress-nginx
 kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-ingress-controller-7c54d95ffd-5t42w   1/1     Running   0          2m58s

# 查看service
[root@master ingress-controller]# kubectl get svc -n ingress-nginx
NAME            TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx   NodePort   10.111.165.98   <none>        80:30055/TCP,443:31102/TCP   15m

其中：

mandatory.yaml

service-nodeport.yaml

见链接

准备service和pod

为了后面的实验比较方便，创建如下图所示的模型

在这里插入图片描述

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

---

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat-pod
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat:8.5-jre10-slim
        ports:
        - containerPort: 8080

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-service
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: tomcat-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080

# 创建
[root@master ingress-controller]#  kubectl create -f tomcat-nginx.yaml

# 查看
[root@master ingress-controller]# kubectl get svc -n dev
NAME                   TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP     PORT(S)    AGE
nginx-service          ClusterIP      None         <none>          80/TCP     67s
tomcat-service         ClusterIP      None         <none>          8080/TCP   67s

Http代理

创建ingress-http.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-http
  namespace: dev
spec:
  rules:
  - host: nginx.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service
          servicePort: 80
  - host: tomcat.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service
          servicePort: 8080

 创建
[root@master ingress-controller]# kubectl create -f ingress-http.yaml
ingress.extensions/ingress-http created

#查看
[root@master ingress-controller]# kubectl get ing ingress-http -n dev
NAME           HOSTS                                  ADDRESS         PORTS   AGE
ingress-http   nginx.itheima.com,tomcat.itheima.com   10.111.165.98   80      3m2s

#查看详情
[root@master ingress-controller]# kubectl describe ing ingress-http  -n dev
Name:             ingress-http
Namespace:        dev
Address:          10.111.165.98
Default backend:  default-http-backend:80 (<none>)
Rules:
  Host                Path  Backends
  ----                ----  --------
  nginx.itheima.com
                      /   nginx-service:80 (10.244.1.30:80,10.244.1.31:80,10.244.1.32:80 + 3 more...)
  tomcat.itheima.com
                      /   tomcat-service:8080 (10.244.1.36:8080,10.244.1.38:8080,10.244.1.40:8080)
Annotations:
Events:
  Type    Reason  Age    From                      Message
  ----    ------  ----   ----                      -------
  Normal  CREATE  3m42s  nginx-ingress-controller  Ingress dev/ingress-http
  Normal  UPDATE  3m5s   nginx-ingress-controller  Ingress dev/ingress-http

接下来,在本地电脑上配置host文件,解析上面的两个域名到192.168.88.100(master)上
C:\Windows\System32\drivers\etc
192.168.88.100 nginx.itheima.com
192.168.88.100 tomcat.itheima.com
 然后,就可以分别访问tomcat.itheima.com:32240  和  nginx.itheima.com:32240 查看效果了