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huanqing.shao
@ -1,8 +1,210 @@
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layout: LearningLayout
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description: 在 Kubernetes 中，通过 Service 连接应用程序
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description: Kubernete教程_在Kubernetes中_通过Service连接应用程序
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# Service 连接应用程序
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# Service连接应用程序
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正在撰写...
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参考文档： Kubernetes 官网文档 [Connecting Applications with Services](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/connect-applications-service/)
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## Kubernetes 的网络模型
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通过前面教程的学习，我们已经可以将容器化的应用程序在 Kubernetes 中运行起来，并且发布到 Kubernetes 内/外的网络上。
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通常，Docker 使用一种 `host-private` 的联网方式，在此情况下，只有两个容器都在同一个节点（主机）上时，一个容器才可以通过网络连接另一个容器。为了使 Docker 容器可以跨节点通信，必须在宿主节点（主机）的 IP 地址上分配端口，并将该端口接收到的网络请求转发（或代理）到容器中。这意味着，用户必须非常小心地为容器分配宿主节点（主机）的端口号，或者端口号可以自动分配。
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在一个集群中，多个开发者之间协调分配端口号是非常困难的。Kubernetes 认为集群中的两个 Pod 应该能够互相通信，无论他们各自在哪个节点上。每一个 Pod 都被分配自己的 **“cluster-private-IP”**，因此，您无需在 Pod 间建立连接，或者将容器的端口映射到宿主机的端口。因此：
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* Pod 中的任意容器可以使用 localhost 直连同 Pod 中另一个容器的端口
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* 集群中的任意 Pod 可以使用另一的 Pod 的 **cluster-private-IP** 直连对方的端口，（无需 NAT 映射）
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本文档的后续章节使用了一个 nginx server 的例子，详细阐述了如何使用这种网络模型发布 Service。
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## 在集群中部署 Pod
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在前面的学习中，我们已经部署过 nginx 应用，此处，我们将该应用再部署一次，并将关注点放在网络连接方面（请留意该 Pod 指定了一个 containerPort）。
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* 创建文件 `run-my-nginx.yaml`，文件内容如下
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``` yaml {19}
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apiVersion: apps/v1
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kind: Deployment
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metadata:
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name: my-nginx
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spec:
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selector:
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matchLabels:
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run: my-nginx
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replicas: 2
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template:
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metadata:
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labels:
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run: my-nginx
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spec:
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containers:
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- name: my-nginx
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image: nginx
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ports:
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- containerPort: 80
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```
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* 执行以下命令，部署 Pod 并检查运行情况：
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```sh
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kubectl apply -f ./run-my-nginx.yaml
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kubectl get pods -l run=my-nginx -o wide
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```
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输出结果如下：
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```
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NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
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my-nginx-3800858182-jr4a2 1/1 Running 0 13s 10.244.3.4 kubernetes-minion-905m
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my-nginx-3800858182-kna2y 1/1 Running 0 13s 10.244.2.5 kubernetes-minion-ljyd
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```
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* 执行命令 `kubectl get pods -l run=my-nginx -o yaml | grep podIP`， 检查 Pod 的 IP 地址，输出结果如下：
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```
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podIP: 10.244.3.4
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podIP: 10.244.2.5
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```
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在集群中的任意节点上，您可以执行 `curl 10.244.3.4` 或 `curl 10.244.2.5` 获得 nginx 的响应。此时：
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* 容器并没有使用节点上的 80 端口
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* 没有使用 NAT 规则对容器端口进行映射
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这意味着，您可以
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* 在同一节点上使用 80 端口运行多个 nginx Pod
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* 在集群的任意节点/Pod 上使用 nginx Pod 的 clusterIP 访问 nginx 的 80 端口
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同 Docker 一样，Kubernets 中，仍然可以将 Pod 的端口映射到宿主节点的网络地址上（使用 nodePort），但是使用 Kubernetes 的网络模型时，这类需求已经大大减少了。
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如果对该网络模型的实现细节感兴趣，请参考 [Cluster Networking](https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/)
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## 创建 Service
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上面的步骤中，我们已经创建了 nginx Pod，运行在集群的 IP 地址空间。您可以直接通过 Pod 的地址访问其端口，但是如果某一个 Pod 终止了该怎么办？Pod 因为故障或其他原因终止后，Deployment Controller 将创建一个新的 Pod 以替代该 Pod，但是 IP 地址将发生变化。Kubernetes Service 解决了这样的问题。
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Kubernetes Service：
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* 定义了集群中一组 Pod 的逻辑集合，该集合中的 Pod 提供了相同的功能
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* 被创建后，获得一个唯一的 IP 地址（ClusterIP）。直到该 Service 被删除，此地址不会发生改变
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* Pod 可以直接连接 Service IP 地址上的端口，且发送到该 IP 地址的网络请求被自动负载均衡分发到 Service 所选取的 Pod 集合中
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执行命令 `kubectl expose deployment/my-nginx` 可以为上面的两个 nginx Pod 创建 Service，输出结果如下所示：
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```
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service/my-nginx exposed
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```
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该命令等价于 `kubectl apply -f nginx-svc.yaml`，其中 nginx-svc.yaml 文件的内容如下所示：
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``` yaml
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: my-nginx
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labels:
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run: my-nginx
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spec:
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ports:
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- port: 80
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targetPort: 80
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protocol: TCP
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selector:
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run: my-nginx
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```
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该 yaml 文件将创建一个 Service：
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* 该 Service 通过 label selector 选取包含 `run: my-nginx` 标签的 Pod 作为后端 Pod
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* 该 Service 暴露一个端口 80（`spec.ports[*].port`）
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* 该 Service 将 80 端口上接收到的网络请求转发到后端 Pod 的 80 （`spec.ports[*].targetPort`）端口上，支持负载均衡
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执行命令 `kubectl get svc my-nginx`，输出结果如下所示：
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```
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NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
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my-nginx ClusterIP 10.0.162.149 <none> 80/TCP 21s
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```
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Service 的后端 Pod 实际上通过 `Endpoints` 来暴露。Kubernetes 会持续检查 Service 的 label selector `spec.selector`，并将符合条件的 Pod 更新到与 Service 同名（my-nginx）的 Endpoints 对象。如果 Pod 终止了，该 Pod 将被自动从 Endpoints 中移除，新建的 Pod 将自动被添加到该 Endpoint。
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执行命令 `kubectl describe svc my-nginx`，输出结果如下，请注意 Endpoints 中的 IP 地址与上面获得的 Pod 地址相同：
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``` {9}
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Name: my-nginx
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Namespace: default
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Labels: run=my-nginx
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Annotations: <none>
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Selector: run=my-nginx
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Type: ClusterIP
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IP: 10.0.162.149
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Port: <unset> 80/TCP
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Endpoints: 10.244.2.5:80,10.244.3.4:80
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Session Affinity: None
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Events: <none>
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```
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执行命令 `kubectl get ep my-nginx`，输出结果如下：
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```
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NAME ENDPOINTS AGE
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my-nginx 10.244.2.5:80,10.244.3.4:80 1m
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```
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此时，您可以在集群的任意节点上执行 `curl 10.0.162.149:80`，通过 Service 的 ClusterIP:Port 访问 nginx。
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::: tip
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Service 的 IP 地址是虚拟地址。请参考 [虚拟 IP 的实现](./service-details.html#虚拟-ip-的实现)
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:::
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## 访问 Service
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Kubernetes 支持两种方式发现服务：
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* 环境变量 参考 [环境变量](./service-details.html#环境变量)
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* DNS 参考 [DNS](./service-details.html#dns)
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::: tip
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由于如下原因，您可能不想激活 Service 的环境变量发现机制：
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* 可能与应用程序的环境变量冲突
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* 太多的环境变量
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* 只想使用 DNS 等
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您可以在 Pod 的定义中，将 `enableServiceLinks` 标记设置为 `false`
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:::
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### 环境变量
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针对每一个有效的 Service，kubelet 在创建 Pod 时，向 Pod 添加一组环境变量。这种做法引发了一个 Pod 和 Service 的顺序问题。例如，
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* 执行命令 `kubectl exec my-nginx-3800858182-jr4a2 -- printenv | grep SERVICE` （您的 Pod 名字可能不一样），输出结果如下：
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```
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KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.0.0.1
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KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
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KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
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```
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请注意，此时环境变量中没有任何与您的 Service 相关的内容。因为在本教程的前面部分，我们先创建了 Pod 的副本，后创建了 Service。如果我们删除已有的两个 Pod，Deployment 将重新创建 Pod 以替代被删除的 Pod。此时，因为在创建 Pod 时，Service 已经存在，所以我们可以在新的 Pod 中查看到 Service 的环境变量被正确设置。
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* 执行命令 `kubectl get pods -l run=my-nginx`以删除 Pod
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* 执行命令 `kubectl get pods -l run=my-nginx -o wide` 查看新建Pod，输出结果如下：
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```
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NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
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my-nginx-3800858182-e9ihh 1/1 Running 0 5s 10.244.2.7 kubernetes-minion-ljyd
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my-nginx-3800858182-j4rm4 1/1 Running 0 5s 10.244.3.8 kubernetes-minion-905m
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```
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* 执行命令 `kubectl exec my-nginx-3800858182-e9ihh -- printenv | grep SERVICE` （Pod 重建后，名字将会发生变化。请使用您的 Pod 名），输出结果如下，Service 相关的环境变量已经被正确设置
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```
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KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
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MY_NGINX_SERVICE_HOST=10.0.162.149
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KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.0.0.1
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MY_NGINX_SERVICE_PORT=80
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KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
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```
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### DNS
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Kubernetes 提供了一个 DNS cluster addon Service，可自动为 Service 分配
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## 保护 Service 的安全
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## 暴露 Service
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Reference in New Issue
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