K8S | Service服务发现

服务发现与负载均衡。

一、背景

在微服务架构中，这里以开发环境「Dev」为基础来描述，在K8S集群中通常会开放：路由网关、注册中心、配置中心等相关服务，可以被集群外部访问；

对于测试「Tes」环境或者生产「Pro」环境，出于安全或者环境隔离性来考虑，在正常情况下只会开放网关服务，而「注册、配置」中心并不会对外暴露；
对于架构中的其它业务服务一般不会对外开放，在K8S集群内部服务间是可以正常通信的，对于「Dev」环境来说，研发会使用「注册、配置」中心，网关是系统的访问入口；
在K8S集群中，通过Service组件，可以快速简单的实现服务发现和负载均衡；
二、Service组件

1、简介

在K8S集群中是通过Pod组件来部署应用服务，Deployment组件实现Pod编排管理，Service组件实现应用的访问；

【Pod】自身的特点是临时的，使用过后直接抛弃的实体，这样在Pod创建和销毁的状态中，会导致IP地址发生变化，即无法使用固定的IP进行应用访问；
【Deployment】控制器通过管理ReplicaSet间接实现Pod管理，比如发布方式，更新和回滚策略，维持Pod副本数量，对应用进行快速的编排，但是并没有涉及应用的访问；
【Service】是将运行在一个或一组Pod上的网络应用程序公开为网络服务的方法，可以在不修改现有应用程序的情况下，使用服务发现机制访问到该应用；
基于Pod、Deployment、Service三个组件的协作，同一个应用的部署脚本可以在开发、测试、生产不同环境中复用；
2、基础语法

这里提供一个简单的【Service】语法做参考；

需要注意的是：在该脚本中没有指定服务类型即ServiceType，默认采用的是ClusterIP，通过集群的内部IP暴露服务，选择该值时服务只能够在集群内部访问；
三、内部服务发现

1、Pod创建

基于【Deployment】组件，创建「auto-serve」应用；

1. apiVersion: apps/v1
2. kind: Deployment
3. metadata:
4.   name: serve-deployment
5.   labels:
6.     app: auto-serve
7. spec:
8.   replicas: 1
9.   selector:
10.     matchLabels:
11.       app: auto-serve
12.   template:
13.     metadata:
14.       labels:
15.         app: auto-serve
16.     spec:
17.       containers:
18.         - name: auto-serve
19.           image: auto-serve:latest
20.           imagePullPolicy: Never
21.           ports:
22.             - containerPort: 8082
23.               name: auto-serve-port

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执行创建命令

1. kubectl apply -f serve-deployment.yaml

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2、Service创建

简单的脚本文件：app-service.yaml；

1. apiVersion: v1
2. kind: Service
3. metadata:
4.   name: app-service
5. spec:
6.   selector:
7.     app: auto-serve
8.   ports:
9.   - name: app-service-port
10.     protocol: TCP
11.     port: 8082
12.     targetPort: auto-serve-port

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创建【Service】

1. kubectl apply -f app-service.yaml

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查看【Service】，可以使用命令行或者界面；

1. kubectl describe svc app-service

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删除【Service】

1. kubectl delete -f app-service.yaml

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3、内部访问

在上面已经说明，当Type不指定时采用的是ClusterIP，只能在集群内部访问，集群外部的网络是无法访问的；
在【auto-client】服务中提供一段访问【auto-serve】接口的代码，并制作镜像【auto-client:3.3.3】，完成部署后查看日志打印；

1. @Component
2. public class HttpServiceJob {
4.     private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(HttpServiceJob.class.getName()) ;
6.     private static final String SERVER_NAME = "http://app-service:8082/serve";
7.     private static final String SERVER_IP = "http://10.103.252.94:8082/serve";
9.     /**
10.      * 每30秒执行一次
11.      */
12.     @Scheduled(fixedDelay = 30000)
13.     public void systemDate () {
14.         SimpleClientHttpRequestFactory factory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
15.         factory.setReadTimeout(3000);
16.         factory.setConnectTimeout(6000);
17.         RestTemplate restTemplate = new RestTemplate(factory);
19.         try {
20.             Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
21.             String result = restTemplate.getForObject(SERVER_NAME, String.class, paramMap);
22.             LOG.info("service-name-resp::::" + result);
23.         } catch (Exception e) {
24.             e.printStackTrace();
25.         }
27.         try {
28.             Map<String, String> paramMap = new HashMap<>();
29.             String result = restTemplate.getForObject(SERVER_IP, String.class, paramMap);
30.             LOG.info("service-ip-resp::::" + result);
31.         } catch (Exception e) {
32.             e.printStackTrace();
33.         }
34.     }
35. }

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在代码中通过服务名:端口和IP:端口都可以正常访问，在Pod中查看两个应用的日志，请求和响应都正常；

四、外部服务发现

1、NodePort类型

指定类型为NodePort的脚本：app-np-service.yaml；

1. apiVersion: v1
2. kind: Service
3. metadata:
4.   name: app-np-service
5. spec:
6.   type: NodePort
7.   selector:
8.     app: auto-serve
9.   ports:
10.     - protocol: TCP
11.       port: 8082
12.       targetPort: 8082
13.       nodePort: 30010

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创建【Service】

1. kubectl apply -f app-np-service.yaml

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使用NodePort类型，K8S控制平面会在指定的范围内分配端口，如果需要特定的端口号可以指定nodePort字段中的值，但是该类型需要自己设置负载均衡解决方案；
2、LoadBalancer类型

指定类型为LoadBalancer的脚本：app-lb-service.yaml；

1. apiVersion: v1
2. kind: Service
3. metadata:
4.   name: app-lb-service
5. spec:
6.   type: LoadBalancer
7.   selector:
8.     app: auto-serve
9.   ports:
10.     - protocol: TCP
11.       port: 8082
12.       targetPort: 8082

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创建【Service】

1. kubectl apply -f app-lb-service.yaml

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查看【Service】
在查看「app-lb-service」时，值得注意一下Endpoints的字段属性，这里就是Pod选择器选中的Pod；

1. kubectl get svc app-lb-service -o wide
4. NAME             TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE     SELECTOR
5. app-lb-service   LoadBalancer   10.111.65.220   localhost     8082:30636/TCP   6m49s   app=auto-serve
8. kubectl describe svc app-lb-service
11. Name:                     app-lb-service
12. Namespace:                default
13. Labels:                   <none>
14. Annotations:              <none>
15. Selector:                 app=auto-serve
16. Type:                     LoadBalancer
17. IP Family Policy:         SingleStack
18. IP Families:              IPv4
19. IP:                       10.111.65.220
20. IPs:                      10.111.65.220
21. LoadBalancer Ingress:     localhost
22. Port:                     <unset>  8082/TCP
23. TargetPort:               8082/TCP
24. NodePort:                 <unset>  30636/TCP
25. Endpoints:                10.1.0.160:8082,10.1.0.161:8082,10.1.0.162:8082
26. Session Affinity:         None
27. External Traffic Policy:  Cluster
28. Events:                   <none>
31. kubectl get pods -o wide
34. NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE         
35. serve-deployment-f6f6c5bbd-9qvgr   1/1     Running   0          39m   10.1.0.162   docker-desktop
36. serve-deployment-f6f6c5bbd-w7nj2   1/1     Running   0          39m   10.1.0.161   docker-desktop
37. serve-deployment-f6f6c5bbd-x7v4d   1/1     Running   0          39m   10.1.0.160   docker-desktop

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五、参考源码

1. 文档仓库：
2. https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note
4. 脚本仓库：
5. https://gitee.com/cicadasmile/butte-auto-parent

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