K8S | Service服務發現

服務發現與負載均衡。

一、背景

在微服務架構中，這裏以開發環境「Dev」爲基礎來描述，在K8S集羣中通常會開放：路由網關、註冊中心、配置中心等相關服務，可以被集羣外部訪問；

對於測試「Tes」環境或者生產「Pro」環境，出於安全或者環境隔離性來考慮，在正常情況下只會開放網關服務，而「註冊、配置」中心並不會對外暴露；

對於架構中的其它業務服務一般不會對外開放，在K8S集羣內部服務間是可以正常通信的，對於「Dev」環境來說，研發會使用「註冊、配置」中心，網關是系統的訪問入口；

在K8S集羣中，通過Service組件，可以快速簡單的實現服務發現和負載均衡；

二、Service組件

1、簡介

在K8S集羣中是通過Pod組件來部署應用服務，Deployment組件實現Pod編排管理，Service組件實現應用的訪問；

【Pod】自身的特點是臨時的，使用過後直接拋棄的實體，這樣在Pod創建和銷燬的狀態中，會導致IP地址發生變化，即無法使用固定的IP進行應用訪問；

【Deployment】控制器通過管理ReplicaSet間接實現Pod管理，比如發佈方式，更新和回滾策略，維持Pod副本數量，對應用進行快速的編排，但是並沒有涉及應用的訪問；

【Service】是將運行在一個或一組Pod上的網絡應用程序公開爲網絡服務的方法，可以在不修改現有應用程序的情況下，使用服務發現機制訪問到該應用；

基於Pod、Deployment、Service三個組件的協作，同一個應用的部署腳本可以在開發、測試、生產不同環境中複用；

2、基礎語法

這裏提供一個簡單的【Service】語法做參考；

需要注意的是：在該腳本中沒有指定服務類型即ServiceType，默認採用的是ClusterIP，通過集羣的內部IP暴露服務，選擇該值時服務只能夠在集羣內部訪問；

三、內部服務發現

1、Pod創建

基於【Deployment】組件，創建「auto-serve」應用；

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: serve-deployment
  labels:
    app: auto-serve
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: auto-serve
  template:
    metadata:
      labels:
        app: auto-serve
    spec:
      containers:
        - name: auto-serve
          image: auto-serve:latest
          imagePullPolicy: Never
          ports:
            - containerPort: 8082
              name: auto-serve-port

執行創建命令

kubectl apply -f serve-deployment.yaml

2、Service創建

簡單的腳本文件：app-service.yaml；

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-service
spec:
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
  - name: app-service-port
    protocol: TCP
    port: 8082
    targetPort: auto-serve-port

創建【Service】

kubectl apply -f app-service.yaml

查看【Service】，可以使用命令行或者界面；

kubectl describe svc app-service

刪除【Service】

kubectl delete -f app-service.yaml

3、內部訪問

在上面已經說明，當Type不指定時採用的是ClusterIP，只能在集羣內部訪問，集羣外部的網絡是無法訪問的；

在【auto-client】服務中提供一段訪問【auto-serve】接口的代碼，並製作鏡像【auto-client:3.3.3】，完成部署後查看日誌打印；

@Component
public class HttpServiceJob {

    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(HttpServiceJob.class.getName()) ;

    private static final String SERVER_NAME = "http://app-service:8082/serve";
    private static final String SERVER_IP = "http://10.103.252.94:8082/serve";

    /**
     * 每30秒執行一次
     */
    @Scheduled(fixedDelay = 30000)
    public void systemDate () {
        SimpleClientHttpRequestFactory factory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
        factory.setReadTimeout(3000);
        factory.setConnectTimeout(6000);
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate(factory);

        try {
            Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
            String result = restTemplate.getForObject(SERVER_NAME, String.class, paramMap);
            LOG.info("service-name-resp::::" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
            String result = restTemplate.getForObject(SERVER_IP, String.class, paramMap);
            LOG.info("service-ip-resp::::" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在代碼中通過服務名:端口和IP:端口都可以正常訪問，在Pod中查看兩個應用的日誌，請求和響應都正常；

四、外部服務發現

1、NodePort類型

指定類型爲NodePort的腳本：app-np-service.yaml；

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-np-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8082
      targetPort: 8082
      nodePort: 30010

創建【Service】

kubectl apply -f app-np-service.yaml

使用NodePort類型，K8S控制平面會在指定的範圍內分配端口，如果需要特定的端口號可以指定nodePort字段中的值，但是該類型需要自己設置負載均衡解決方案；

2、LoadBalancer類型

指定類型爲LoadBalancer的腳本：app-lb-service.yaml；

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: app-lb-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: auto-serve
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8082
      targetPort: 8082

創建【Service】

kubectl apply -f app-lb-service.yaml

查看【Service】

在查看「app-lb-service」時，值得注意一下Endpoints的字段屬性，這裏就是Pod選擇器選中的Pod；

kubectl get svc app-lb-service -o wide


NAME             TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE     SELECTOR
app-lb-service   LoadBalancer   10.111.65.220   localhost     8082:30636/TCP   6m49s   app=auto-serve


kubectl describe svc app-lb-service


Name:                     app-lb-service
Namespace:                default
Labels:                   <none>
Annotations:              <none>
Selector:                 app=auto-serve
Type:                     LoadBalancer
IP Family Policy:         SingleStack
IP Families:              IPv4
IP:                       10.111.65.220
IPs:                      10.111.65.220
LoadBalancer Ingress:     localhost
Port:                     <unset>  8082/TCP
TargetPort:               8082/TCP
NodePort:                 <unset>  30636/TCP
Endpoints:                10.1.0.160:8082,10.1.0.161:8082,10.1.0.162:8082
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>


kubectl get pods -o wide


NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          
serve-deployment-f6f6c5bbd-9qvgr   1/1     Running   0          39m   10.1.0.162   docker-desktop
serve-deployment-f6f6c5bbd-w7nj2   1/1     Running   0          39m   10.1.0.161   docker-desktop
serve-deployment-f6f6c5bbd-x7v4d   1/1     Running   0          39m   10.1.0.160   docker-desktop

五、參考源碼

文檔倉庫：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note

腳本倉庫：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-auto-parent