Kubernetes——服务暴露

服务暴露

  Service 的 IP 地址仅在集群内可达，然而，总会有些服务需要暴露到外部网络中接受各类客户端的访问，例如分层架构应用中的前端 Web 应用程序等。此时，就需要在集群的边缘为其添加一层转发机制，以实现将外部请求流量接入到集群的 Service 资源之上，这种操作也称为发布服务到外部网络中。

一、Service 类型

  Kubernetes 的 Service 共有四种类型：ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 和 ExternalName。

ClusterIP: 此为默认的 Service 类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP。

NodePort: 这种类型建立在 ClusterIP 类型之上，其在每个节点的 IP 地址的某静态端口（NodePort）暴露服务，因此，它依然会为 Service 分配集群 IP 地址，并将此作为 NodePort 的路由目标。这种类型的 Servcie 既可如 ClusterIP 一样受到集群内部客户端 Pod 的访问，也会受到集群外部客户端通过套接字 <NodeIP>:<NodePort> 进行的请求。

LoadBalancer：这种类型建立在 NodePort 类型之上，其通过 cloud provider 提供的负载均衡器将服务暴露到集群外部，因此 LoadBalancer 一样具有 NodePort 和 ClusterIP。简单的说，就是一个 LoadBalancer 类型的 Service 会指向关联至 Kubernetes 集群外部的、切实存在的某个负载均衡设备，该设备通过工作节点之上的 NodePort 向集群内部发送请求流量。

EXternalName：其通过将 Service 映射至由 externalName 字段的内容指定的主机名来暴露服务，此主机名需要被 DNS 服务解析至 CNAME 类型的记录。此种类型并非定义由 Kubernetes 集群提供的服务，而是把集群外部的某服务以 DNS CNAME 记录的方式映射到集群内，从而让集群内的 Pod 资源能够访问外部的 Service 的一种实现方式。因此，这种类型的 Service 没有 CluserIP 和 NodePort，也没有标签选择器用于选择 Pod 资源，因此也不会有 Endpoints 存在。

二、NodePort 类型的 Service 资源

  NodePort 即节点 Port，通常在安装部署 Kubernetes 集群系统时会预留一个 端口范围用于 NodePort，默认为 30000~32767 之间的端口。

  与 ClusterIP 类型的可省略 .spec.type 属性有所不同的是，定义 NodePort 类型的 Service 资源时，需要通过此属性明确指定其类型名称。

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: XXX-smc-biz
  namespace: XXX-smc-parent
  labels:
    app: XXX-smc-biz
    app.kubernetes.io/name: XXX-smc-biz
    app.kubernetes.io/version: v1
    XXX-org: XXX
  annotations:
    helm.sh/hook: 'pre-install, pre-upgrade'
spec:
  ports:
    - name: http-8982
      protocol: TCP
      port: 8982
      targetPort: 8982
      nodePort: 31569
  selector:
    app: XXX-smc-biz
    app.kubernetes.io/name: XXX-smc-biz
    app.kubernetes.io/version: v1
    XXX-org: XXX
  clusterIP: 10.233.0.127
  type: NodePort
  sessionAffinity: None
  externalTrafficPolicy: Cluster

流量走向：

  NodePort 类型的 Service 资源虽然能够于集群外部访问得到，但外部客户端必须得事先得知 NodePort 和集群中至少一个节点的 IP 地址，且选定的节点发生故障时，客户端还得自行选择请求访问其他的节点。另外，集群节点很可能是某 IaaS 云环境中使用私有云 IP 地址的 VM，或者是 IDC 中使用私有地址的物理机，这类地址对互联网客户端不可达，因此一般还应该在集群之外创建一个具有公网 IP 地址的负载均衡器，由它接入外部客户端的请求并调度至集群节点相应的 NodePort 之上。

三、LoadBalance 类型的 Service 资源

  IaaS 云计算环境通常提供了 LBaaS（Load Balancer a Service）服务，它允许租户动态地在自己的网络中创建一个负载均衡设备。那些部署于此类环境上的 Kubernetes 集群在创建 Service 资源时，可以直接调用此接口按需创建出一个软负载均衡器，而具有这种功能的 Service 资源即为 LoadBalancer 类型。

  下面是一个 LoadBalancer 类型的 Service 资源配置清单，若 Kubernetes 系统满足其使用条件，即可自行进行应用测试。需要注意的是，有些环境中可能还需要为 Service 资源的配置定义添加 Annotations，必须时请自行参考 Kubernetes 官方文档说明：

kind: servic
apiVersion: v1
metadata:
  name: myapp-svc-lb
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: myapp
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
	targetPort: 80
	nodePort: 3223

四、ExternalName Service

  ExternalName 类型的 Service 资源用于将集群外部的服务发布到集群中以供 Pod 中的应用程序访问，因此，它不需要使用标签选择器关联任何的 Pod 对象，但必须要使用 spec.externalName 属性定义一个 CNAME 记录用于返回外部真正提供服务的主机的别名，而后通过 CNAME 记录值获取到相关主机的 IP 地址。

  下面是一个 ExternalName 类型的 Service 资源示例，名为 external-redis-svc，相应的 externalName 为 "redis.xxx.com"：

kind: servic
apiVersion: v1
metadata:
  name: external-redis-svc
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: redis.xxx.com
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 6379
	targetPort: 6379
	nodePort: 0
  selector: {}

  待 Service 资源 external-redis-svc 创建完成后，各 Pod 资源对象可通过 external-redis-svc 或其 FQDN 格式的名称 external-redis-svc.default.svc.cluster.local 访问相应的服务。

  ClusterDNS 会将此名称以 CNAME 格式解析位 .spec.externalName 字段中的名称，而后通过 DNS 服务将其解析为相应的主机的 IP 地址。

  由于 ExternalName 类型的 Service 资源实现基于 DNS 级别，客户端将直接接入外部的服务而完全不需要服务代理，因此，它也无须配置 ClusterIP，此种类型的服务也被称为 Headless Service。