K8s暴露端口与代理方式

kubernetes暴露端口的方式

方式1：clusterIP
此类型会提供一个集群内部的虚拟IP（与pod不在同一网段），以供集群内部的pod之间通信使用。clusterIP也是kubernetes service的默认类型
主要需要以下几个组件的协同工作
apiservice：在创建service时，apiserver接收到请求以后将数据存储到etcd中。
kube-proxy：k8s的每个节点中都有该进程，负责实现service功能，这个进程负责感知service，pod的变化，并将变化的信息写入本地的iptables中
iptables:使用NAT等技术奖virtuallp的流量转至endpoint中

方式2：NodePort
NodePort模式除了使用cluster ip外，也将service的port映射到每个node的一个指定内部的port上，映射的每个node的内部port都一样。为每个节点暴露一个端口，通过nodeIP+nodeport可以访问你这个服务，同时服务依然会有cluster类型的ip+port。内部通过clusterip方式访问，外部通过nodeport方式访问

方式3：loadbalancer
loadbalancer在nodeport基础上，k8s可以请求底层云平台创建一个负载均衡器，将每个node作为后端，进行服务分发，该模式需要底层云平台（例如GCE）支持

方式4：lngress
lngress，是一种http方式的路由转发机制由lngress controller和http代理服务器组合而成，lngress controller实例监控kubernetes api，实时更新http代理服务器的转发规则。http代理服务器有GCE load-balancer、haproxy、nginx等开源方案

​ service是一个抽象概念，定义了一个服务的多个pod逻辑合集和访问pod的策略，一般把service称为微服务.举个例子一个a服务运行3个pod，b服务怎么访问a服务的pod，pod的ip都不是持久化的重启之后就会有变化。这时候b服务可以访问跟a服务绑定的service，service信息是固定的提前告诉b就行了，service通过Label Selector跟a服务的pod绑定,无论a的pod如何变化对b来说都是透明的.

kubernetes代理方式
​ k8s群集中的每个节点都运行一个kube-proxy的组件，kube-proxy其实是一个代理层负责实现service.kube-proxy代理模式有两种：

代理模式：userspace
​ 客户端访问ServiceIP（clusterIP）请求会先从用户空间到内核中的iptables，然后回到用户空间kube-proxy，kube-proxy负责代理工作。具体细节：
​ 每个service都会由kube-proxy在node节点上起一个随机的代理端口，iptables会捕捉clusterIP上的端口(targetPort)流量重定向代理端口，访问代理端口的任何连接都会被代理到service后端的某一个pod，默认情况下对后端pod的选择是轮询

代理模式：iptables
​ 客户端访问ServiceIP（clusterIP）请求会由iptables直接重定向到后端,具体细节：每个service都会由kube-proxy生成一组iptables规则，iptables会捕捉clusterIP上的端口(targetPort)流量重定向后端某一个pod，默认对pod的选择是随机的

​ Kubernetes v1.2之前默认是userspace之后是iptables模式，iptables模式性能和可靠性更好，但是iptables模式依赖健康检查，在没有健康检查的情况下如果一个pod不响应，iptables模式不会切换另一个pod上.

service的类型
ClusterIP 默认模式，只能在集群内部访问
NodePort 在每个节点上都监听一个同样的端口号(30000-32767)，ClusterIP和路由规则会自动创建。
LoadBalancer 使用外部负载均衡。其实也是NodePort，只不过会把:自动添加到公有云的负载均衡当中
ExternalName 创建一个dns别名指到service name上，主要是防止service name发生变化，要配合dns插件使用
实践操作
创建一个deployment副本数3，然后滚动更新镜像版本，并记录这个更新记录，最后再回滚到上一个版本

[root@master kubenetres]# vim test.yml 
[root@master kubenetres]# cat test.yml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: test01
  name: test
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: test01
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test01
    spec:
      containers:
      - image: best2001/httpd
        name: test
        
#创建deployment类型的pod
[root@master kubenetres]# kubectl apply -f test.yml 
deployment.apps/test created

#查看
[root@master kubenetres]# kubectl get pod
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-c9dcccb69-tz8zj   1/1     Running   0          2m54s
test-c9dcccb69-v9jjw   1/1     Running   0          2m54s
test-c9dcccb69-xf4gl   1/1     Running   0          2m54s

#升级（kubectl set image deployment.apps/{deployment名称} {镜像名称}:={镜像名称}:{版本}）
[root@master kubenetres]# kubectl set image deploy/test test=nginx:v0.1 
deployment.apps/test image updated

#查看是否在升级
[root@master kubenetres]# kubectl get pod
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
test-7b9f664684-ddllz   1/1     Running             0          107s
test-7b9f664684-hcfqp   0/1     ContainerCreating   0          10s
test-c9dcccb69-4clhj    1/1     Terminating         0          9m
test-c9dcccb69-dqlg2    1/1     Running             0          9m
test-c9dcccb69-w8q7c    1/1     Running             0          9m

[root@master kubenetres]# kubectl get deployment
NAME   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
test   3/3     2            3           10m

#回滚
#默认情况下， Deployment 的上线记录都会保留在系统中，以便可以随时回滚，查看 Deployment 的上线历史记录：
[root@master kubenetres]# kubectl rollout history deployment test
deployment.apps/test 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>

#查看一个版本
[root@master kubenetres]# kubectl rollout history deployment test --revision=2
deployment.apps/test with revision #2
Pod Template:
  Labels:       app=test01
        pod-template-hash=7b9f664684
  Containers:
   test:
    Image:      best2001/httpd:v0.1
    Port:       <none>
    Host Port:  <none>
    Environment:        <none>
    Mounts:     <none>
  Volumes:      <none>
  
#回滚到上一个版本
[root@master kubenetres]# kubectl rollout undo deployment test --to-revision=1
deployment.apps/test rolled back
[root@master kubenetres]# kubectl rollout history deployment test
deployment.apps/test 
REVISION  CHANGE-CAUSE
2         <none>
3         <none>

给一个应用扩容副本数为3

[root@master kubenetres]# kubectl scale deploy/test --replicas=3
[root@master kubenetres]# kubectl get pod
NAME                   READY   STATUS        RESTARTS   AGE
test-c9dcccb69-9zvc9   1/1     Running       0          8m3s
test-c9dcccb69-gd94h   1/1     Running       0          7m44s
test-c9dcccb69-jdmhl   1/1     Running       0          7m38s
test-c9dcccb69-l6wg5   1/1     Terminating   0          119s
test-c9dcccb69-wqjfk   1/1     Terminating   0          119s

创建一个pod，其中运行着nginx、redis、memcached 3个容器

[root@master kubenetres]# vim test.yml 
[root@master kubenetres]# cat test.yml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test
  labels:
    app: test01
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
  - image: redis
    name: redis
  - image: memcached
    name: memcached
[root@master kubenetres]# kubectl apply -f test.yml 
pod/test created
[root@master kubenetres]# kubectl get pod
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test   3/3     Running   0          47s

给一个pod创建service，并可以通过ClusterlP/NodePort访问

[root@master kubenetres]# vim test.yml 
[root@master kubenetres]# cat test.yml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test
  labels:
    app: test01
spec:
  containers:
  - image: best2001/nginx:v0.3 
    name: nginx

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: test01
  type: NodePort
  
[root@master kubenetres]# kubectl apply -f test.yml 
pod/test created
service/nginx created
[root@master kubenetres]# kubectl get pod,svc
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/test   1/1     Running   0          16s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/nginx        NodePort    10.100.135.23   <none>        80:31762/TCP   16s

#ClusterIP访问
[root@master kubenetres]# curl 10.100.135.23
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
···省略部分····

#NodePort访问
[root@master kubenetres]# curl 192.168.71.144:31762
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }

创建deployment和service，使用busybox容器nslookup解析service

[root@master kubenetres]# kubectl run test1  --image=busybox:1.28.4 -- sleep 24h
pod/test1 created
[root@master kubenetres]# kubectl get pods
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test    1/1     Running   0          10m

[root@master kubenetres]# kubectl exec -it test1 -- /bin/sh
/ # nslookup kubernetes
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes
Address 1: 10.96.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

[root@master kubenetres]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        3d21h