kubernetes-service详解

一、Service

通过上节课的学习，已经能够利用Deployment来创建一组Pod来提供具有高可用性的服务。

虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，然而却存在如下两问题：
- Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
- Pod IP 仅仅是集群内可见的虚拟IP，外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此，kubernetes设计了Service来解决这个问题。

Service可以看作是一组同类Pod对外的访问接口。借助Service，应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。

操作一：创建集群内部可访问的Service

#创建
[root@master ~]# kubectl create deploy nginx --image=nginx:latest --port=80 --replicas=3 -n ww
deployment.apps/nginx created
#暴露Service
[root@master ~]#  kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n ww
service/svc-nginx1 exposed# 查看service
[root@master ~]#  kubectl get svc svc-nginx1 -n ww -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE    SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.102.161.116   <none>        80/TCP    105s   app=nginx# 这里产生了一个CLUSTER-IP，这就是service的IP，在Service的生命周期中，这个地址是不会变动的
# 可以通过这个IP访问当前service对应的POD[root@master ~]#  kubectl get svc svc-nginx1 -n ww -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE    SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.102.161.116   <none>        80/TCP    105s   app=nginx
[root@master ~]# curl 10.102.161.116
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>

操作二：创建集群外部也可访问的Service

# 上面创建的Service的type类型为ClusterIP，这个ip地址只用集群内部可访问# 如果需要创建外部也可以访问的Service，需要修改type为NodePort
[root@master ~]#  kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n ww
service/svc-nginx2 exposed# 此时查看，会发现出现了NodePort类型的Service，而且有一对Port（80:32349/TCP ）
[root@master ~]#  kubectl get svc  svc-nginx2  -n ww -o wide
NAME         TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
svc-nginx2   NodePort   10.97.247.238   <none>        80:32349/TCP   52s   app=nginx
# 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点IP:32349访问服务了# 例如在的电脑主机上通过浏览器访问下面的地址http://192.168.253.148:32349/

删除Service

[root@master ~]#  kubectl delete svc svc-nginx2 -n ww
service "svc-nginx2" deleted

配置方式

创建一个svc-nginx.yaml，内容如下：

[root@master ~]# vim svc-nginx.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: svc-nginxnamespace: ww
spec:clusterIP: 10.97.247.238ports:- port: 80protocol: TCPtargetPort: 80selector:run: nginxtype: ClusterIP[root@master ~]# kubectl create -f svc-nginx.yaml
service/svc-nginx created
[root@master ~]# kubectl delete -f svc-nginx.yaml
service "svc-nginx" deleted

二、pod详解

pod的资源清单

apiVersion: v1     #必选，版本号，例如v1
kind: Pod       　 #必选，资源类型，例如 Pod
metadata:       　 #必选，元数据name: string     #必选，Pod名称namespace: string  #Pod所属的命名空间,默认为"default"labels:       　　  #自定义标签列表- name: string      　
spec:  #必选，Pod中容器的详细定义containers:  #必选，Pod中容器列表- name: string   #必选，容器名称image: string  #必选，容器的镜像名称imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ]  #获取镜像的策略 command: [string]   #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令args: [string]      #容器的启动命令参数列表workingDir: string  #容器的工作目录volumeMounts:       #挂载到容器内部的存储卷配置- name: string      #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符readOnly: boolean #是否为只读模式ports: #需要暴露的端口库号列表- name: string        #端口的名称containerPort: int  #容器需要监听的端口号hostPort: int       #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同protocol: string    #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCPenv:   #容器运行前需设置的环境变量列表- name: string  #环境变量名称value: string #环境变量的值resources: #资源限制和请求的设置limits:  #资源限制的设置cpu: string     #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数memory: string  #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数requests: #资源请求的设置cpu: string    #Cpu请求，容器启动的初始可用数量memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量lifecycle: #生命周期钩子postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止livenessProbe:  #对Pod内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器exec:       　 #对Pod容器内检查方式设置为exec方式command: [string]  #exec方式需要制定的命令或脚本httpGet:       #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、portpath: stringport: numberhost: stringscheme: stringHttpHeaders:- name: stringvalue: stringtcpSocket:     #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式port: numberinitialDelaySeconds: 0       #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒timeoutSeconds: 0    　　    #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒periodSeconds: 0     　　    #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次successThreshold: 0failureThreshold: 0securityContext:privileged: falserestartPolicy: [Always | Never | OnFailure]  #Pod的重启策略nodeName: <string> #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定- name: stringhostNetwork: false   #是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络volumes:   #在该pod上定义共享存储卷列表- name: string    #共享存储卷名称 （volumes类型有很多种）emptyDir: {}       #类型为emtyDir的存储卷，与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值hostPath: string   #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录path: string      　　        #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录secret:       　　　#类型为secret的存储卷，挂载集群与定义的secret对象到容器内部scretname: string  items:     - key: stringpath: stringconfigMap:         #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部name: stringitems:- key: stringpath: string

小提示：

#   在这里，可通过一个命令来查看每种资源的可配置项#   kubectl explain 资源类型         查看某种资源可以配置的一级属性#   kubectl explain 资源类型.属性     查看属性的子属性
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
KIND:     Pod
VERSION:  v1
FIELDS:apiVersion   <string>kind <string>metadata     <Object>spec <Object>status       <Object>[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: metadata <Object>
FIELDS:annotations  <map[string]string>clusterName  <string>creationTimestamp    <string>deletionGracePeriodSeconds   <integer>deletionTimestamp    <string>finalizers   <[]string>generateName <string>generation   <integer>labels       <map[string]string>managedFields        <[]Object>name <string>namespace    <string>ownerReferences      <[]Object>resourceVersion      <string>selfLink     <string>uid  <string>

在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5部分：

1、apiVersion 版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
2、kind 类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到
3、metadata 元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等
4、spec描述，这是配置中最重要的一部分，里面是对各种资源配置的详细描述
5、status状态信息，里面的内容不需要定义，由kubernetes自动生成

在上面的属性中，spec是接下来研究的重点，继续看下它的常见子属性:

1、containers <[]Object> 容器列表，用于定义容器的详细信息
2、nodeName 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上
3、nodeSelector <map[]> 根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node 上
4、hostNetwork 是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络
5、volumes <[]Object> 存储卷，用于定义Pod上面挂载的存储信息
6、restartPolicy 重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略

pod 配置

pod.spec.containers属性

[root@master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: containers <[ ]Object>   # 数组，代表可以有多个容器
FIELDS:name  <string>     # 容器名称image <string>     # 容器需要的镜像地址imagePullPolicy  <string> # 镜像拉取策略 command  <[ ]string> # 容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令args     <[ ]string> # 容器的启动命令需要的参数列表env      <[ ]Object> # 容器环境变量的配置ports    <[ ]Object>     # 容器需要暴露的端口号列表resources <Object>      # 资源限制和资源请求的设置

基本配置

创建pod-base.yaml文件，内容如下

[root@master ~]# vim pod-base.yaml
[root@master ~]# cat pod-base.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-basenamespace: wwlabels:user: user1
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1- name: busyboximage: busybox:1.30//上面定义了一个比较简单Pod的配置，里面有两个容器：
nginx：用1.17.1版本的nginx镜像创建，（nginx是一个轻量级web容器）
busybox：用1.30版本的busybox镜像创建，（busybox是一个小巧的linux命令集合）[root@master ~]# kubectl create -f pod-base.yaml
pod/pod-base created
[root@master ~]#  kubectl get pod -n ww
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-cd55c47f5-48jkd   0/1     ContainerCreating   0          33m
nginx-cd55c47f5-cdhhq   1/1     Running             0          33m
nginx-cd55c47f5-xbnhn   1/1     Running             0          33m
pod-base                0/2     ContainerCreating   0          20s

镜像拉取

[root@master ~]# vim pod-imagepullpolicy.yaml
[root@master ~]# cat pod-imagepullpolicy.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-imagepullpolicynamespace: ww
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Never- name: busyboximage: busybox:1.30imagePullPolicy，用于设置镜像拉取策略，kubernetes支持配置三种拉取策略：Always：总是从远程仓库拉取镜像（一直远程下载）
IfNotPresent：本地有则使用本地镜像，本地没有则从远程仓库拉取镜像（本地有就本地 本地没远程下载）
Never：只使用本地镜像，从不去远程仓库拉取，本地没有就报错 （一直使用本地）默认值说明：
如果镜像tag为具体版本号， 默认策略是：IfNotPresent
如果镜像tag为：latest（最终版本） ，默认策略是always
[root@master ~]#  kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
pod/pod-imagepullpolicy created

启动命令

在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是的busybox容器一直没有成功运行，那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢？

原来busybox并不是一个程序，而是类似于一个工具类的集合，kubernetes集群启动管理后，它会自动关闭。解决方法就是让其一直在运行，这就用到了command配置。

[root@master ~]# vim pod-command.yaml
[root@master ~]# cat pod-command.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-command1namespace: ww
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Never- name: busyboximage: busybox:1.30imagePullPolicy: Nevercommand: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]command，用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。稍微解释下上面命令的意思：“/bin/sh”,“-c”, 使用sh执行命令touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间
[root@master ~]# kubectl create -f pod-command.yam
pod/pod-command1 created[root@master ~]#  kubectl get pods -n ww
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS        AGE
nginx-cd55c47f5-48jkd   0/1     ContainerCreating   0               42m
nginx-cd55c47f5-cdhhq   1/1     Running             0               42m
nginx-cd55c47f5-xbnhn   1/1     Running             0               42m
pod-base                0/2     ContainerCreating   0               9m13s
pod-command1            0/2     ErrImageNeverPull   0               16s
pod-imagepullpolicy     1/2     CrashLoopBackOff    5 (9m22s ago)   5m# 进入pod中的busybox容器，查看文件内容
# 补充一个命令: kubectl exec  pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh  在容器内部执行命令
# 使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
# 比如，可以查看txt文件的内容特别说明：通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能，为什么这里还要提供一个args选项，用于传递参数呢?这其实跟docker有点关系，kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。1 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。2 如果command写了，但args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行输入的command3 如果command没写，但args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行，使用当前args的参数4 如果command和args都写了，那么Dockerfile的配置被忽略，执行command并追加上args参数

环境变量


[root@master ~]# cat pod-env.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-envnamespace: ww
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:1.30imagePullPolicy: Nevercommand: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]env:- name: "username"value: "admin"- name: "password"value: "redhat"env，环境变量，用于在pod中的容器设置环境变量。
[root@master ~]#  kubectl create -f pod-env.yaml
pod/pod-env created
[root@master ~]# kubectl exec pod-env -n ww -c busybox -it /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ #  echo $username
admin
/ #  echo $password
redhat
/ # exit

端口配置

本小节来介绍容器的端口设置，也就是containers的ports选项。
首先看下ports支持的子选项：

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: ports <[ ]Object>
FIELDS:name         <string>  # 端口名称，如果指定，必须保证name在pod中是唯一的     containerPort<integer> # 容器要监听的端口(0<x<65536)hostPort     <integer> # 容器要在主机上公开的端口，如果设置，主机上只能运行容器的一个副本(一般省略) hostIP       <string>  # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)protocol     <string>  # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。

接下来，编写一个测试案例，创建pod-ports.yaml

[root@master ~]# vim pod-ports.yaml
[root@master ~]# cat pod-ports.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-portsnamespace: ww
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Neverports:- name: nginx-portcontainerPort: 80protocol: TCP
[root@master ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
pod/pod-ports created
[root@master ~]# kubectl get pod -n ww
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS        AGE
nginx-cd55c47f5-48jkd   0/1     ContainerCreating   0               56m
nginx-cd55c47f5-cdhhq   1/1     Running             0               56m
nginx-cd55c47f5-xbnhn   1/1     Running             0               56m
pod-base                0/2     ContainerCreating   0               22m
pod-command1            0/2     ErrImageNeverPull   0               13m
pod-env                 1/1     Running             0               6m11s
pod-imagepullpolicy     1/2     CrashLoopBackOff    8 (9m50s ago)   18m
pod-ports               1/1     Running             0               10s
[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n ww -o yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:creationTimestamp: "2022-11-29T08:08:17Z"name: pod-portsnamespace: wwresourceVersion: "47523"uid: 4b60b331-7df5-4136-8a27-e5f03e99d4be
spec:containers:- image: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Nevername: nginxports:- containerPort: 80name: nginx-portprotocol: TCPresources: {}terminationMessagePath: /dev/termination-logterminationMessagePolicy: FilevolumeMounts:- mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccountname: kube-api-access-nttcfreadOnly: truednsPolicy: ClusterFirstenableServiceLinks: truenodeName: node2preemptionPolicy: PreemptLowerPrioritypriority: 0restartPolicy: AlwaysschedulerName: default-schedulersecurityContext: {}serviceAccount: defaultserviceAccountName: defaultterminationGracePeriodSeconds: 30tolerations:- effect: NoExecutekey: node.kubernetes.io/not-readyoperator: ExiststolerationSeconds: 300- effect: NoExecutekey: node.kubernetes.io/unreachableoperator: ExiststolerationSeconds: 300volumes:- name: kube-api-access-nttcfprojected:defaultMode: 420sources:- serviceAccountToken:expirationSeconds: 3607path: token- configMap:items:- key: ca.crtpath: ca.crtname: kube-root-ca.crt- downwardAPI:items:- fieldRef:apiVersion: v1fieldPath: metadata.namespacepath: namespace
status:conditions:- lastProbeTime: nulllastTransitionTime: "2022-11-29T07:59:15Z"status: "True"type: Initialized- lastProbeTime: nulllastTransitionTime: "2022-11-29T07:59:16Z"status: "True"type: Ready- lastProbeTime: nulllastTransitionTime: "2022-11-29T07:59:16Z"status: "True"type: ContainersReady- lastProbeTime: nulllastTransitionTime: "2022-11-29T08:08:17Z"status: "True"type: PodScheduledcontainerStatuses:- containerID: containerd://a97eca687f1416d0627c630b414a7380ae6e084cd1eb9fd7d2e97c2bc45f2940image: docker.io/library/nginx:1.17.1imageID: docker.io/library/nginx@sha256:b4b9b3eee194703fc2fa8afa5b7510c77ae70cfba567af1376a573a967c03dbblastState: {}name: nginxready: truerestartCount: 0started: truestate:running:startedAt: "2022-11-29T07:59:16Z"hostIP: 192.168.253.150phase: RunningpodIP: 10.244.2.15podIPs:- ip: 10.244.2.15qosClass: BestEffortstartTime: "2022-11-29T07:59:15Z"访问容器中的程序需要使用的是Podip:containerPort
[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n ww -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-ports   1/1     Running   0          52s   10.244.2.15   node2   <none>           <none>
[root@master ~]# curl http://10.244.2.15
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>

资源配额

容器中的程序要运行，肯定是要占用一定资源的，比如cpu和内存等，如果不对某个容器的资源做限制，那么它就可能吃掉大量资源，导致其它容器无法运行。针对这种情况，kubernetes提供了对内存和cpu的资源进行配额的机制，这种机制主要通过resources选项实现，他有两个子选项：

limits：用于限制运行时容器的最大占用资源，当容器占用资源超过limits时会被终止，并进行重启
requests ：用于设置容器需要的最小资源，如果环境资源不够，容器将无法启动
可以通过上面两个选项设置资源的上下限。

接下来，编写一个测试案例，创建pod-resources.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-resourcesnamespace: test
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Neverresources:       //资源限制limits:     //资源限制（上限）cpu: "2"     //cpu限制，单位是core数memory: "10Gi"   //内存限制requests:     //请求资源cpu: "1"     memory: "10Mi"
[root@master ~]# vim pod-resources.yaml
[root@master ~]# cat pod-resources.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-resourcesnamespace: ww
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1imagePullPolicy: Neverresources:       limits:     cpu: "2"     memory: "10Gi"   requests:     cpu: "1"     memory: "10Mi"
[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created
[root@master ~]# kubectl get pods -n ww
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS      AGE
pod-resources           0/1     ErrImageNeverPull   0             13s先停止删除该pod
[root@master ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml
pod "pod-resources" deleted再编辑pod，修改resources.requests.memory的值为10Gi
[root@master ~]# vim pod-resources.yaml[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created[root@master ~]# kubectl get pods -n ww
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS      AGE
pod-resources           0/1     Pending             0             8s[root@master ~]#  kubectl describe pod pod-resources -n ww
Name:             pod-resources
Namespace:        ww
Priority:         0
Service Account:  default
Node:             <none>
Labels:           <none>
Annotations:      <none>
Status:           Pending
IP:
IPs:              <none>
Containers:nginx:Image:      nginx:1.17.1Port:       <none>Host Port:  <none>Limits:cpu:     2memory:  10GiRequests:cpu:        1memory:     10GiEnvironment:  <none>Mounts:/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-l6qwl (ro)
Conditions:Type           StatusPodScheduled   False
Volumes:kube-api-access-l6qwl:Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)TokenExpirationSeconds:  3607ConfigMapName:           kube-root-ca.crtConfigMapOptional:       <nil>DownwardAPI:             true
QoS Class:                   Burstable
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300snode.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:Type     Reason            Age   From               Message----     ------            ----  ----               -------Warning  FailedScheduling  84s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 3 Insufficient memory. preemption: 0/3 nodes are available: 1 Preemption is not helpful for scheduling, 2 No preemption victims found for incoming pod.