第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 19

DevOps

從開源雲到邊緣運算系列第 19 篇

[Day 19]K3s 部署 - Pod 與 Service 功能校驗

11th鐵人賽

nutcimac

團隊NUTC_IMAC_GREEN

2019-10-05 18:45:35

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上篇介紹了 k3s的基礎指令與Pod派送指令的功能實戰體驗，各位是否對於整體 k3s 環境更加熟悉了呢?，本篇我們再來實戰一下 k3s 的 Pod 與 Service 的功能串接，確認一下 k3s 與 kubernetes 是復否有設計落差，並從未使用過 Service 功能的同學們的角度切入，教學一下 Service 的功能方案與實際訴求，透過從 Pod建構 到 實作Service方案 的方式，校驗目前的 k3s 在 Service 上的功能。

Service 方案簡介

參考網址：https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/

Service 功能的方案具有Cluster IP與Node Port為主要使用方案，其訴求為將服務進行導向，在服務連線時將連線，提供一個對外埠號或是內部虛擬IP提供存取，當後端導向的服務 Pod 服務異常時，等待叢集將服務 Pod 重新啟動進行導向，或是再透過 ReplicaSet(後續介紹)的多重副本機制，將連線導向到另一個已正常運行該服務的 Pod 之上，藉以達成零時差的服務維護。

cluster IP

cluster IP 方案為內部 IP Mapping 方案，透過指定 Pod Label 的方式，將網路連線導向到具有指定的 Pod 標籤的叢集Pod Network 的 IP之上，並對於該轉換服務入口分配一個叢集連線的虛擬IP，在叢集中所有的 Pod 皆可向同一個 Service 轉換服務的入口 IP 取得該服務鏈結，此方案僅使用於叢集內部 Pod 連線使用，為其他相依服務提供一個可存取的虛擬IP對該服務進行使用。

Node Port

Node Port 方案為提供給外部服務使用的埠號進行暴露，一樣是透過指定 Pod Label 的方式，將網路連線導向到具有指定的 Pod 標籤的叢集Pod Network 的 IP之上，但是 Node Port 方案是以 Port 轉發機制 執行，並將服務埠號進行類似於 port Forwording 的功能協助轉換，對於叢集內部服務埠號進行分配並提供轉換導向服務，對外分配出一個 30000 埠以上的埠號(port)，提供叢集之外的服務與使用者進行存取，將外部網路所導向的叢集對外埠號(port)轉換成內部的服務埠號(port)，藉以完成服務連線的功能。

Service 實作

cluster 方案

Pod 設計

Pod 描述檔案內容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    name: nginx

執行結果

Pod 派送

Pod 派送指令

k3s kubectl create -f ${pod-file}

Pod 派送驗證指令

k3s kubectl get pod -o wide

執行結果

Service 設計

Service 描述檔案內容

spec.type 個欄位如果沒有填，預設使用 clusterIP 方案
spec.selector 為針對Pod標籤(參考一下Pod描述檔的label)選擇的功能
spec.ports.port 為叢集內部開放連線埠號 (~~給予內部Pod連線使用的埠號~~)
spec.ports.targetPort 為Pod的佔用埠號 (~~nginx => 80~~)

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 3000
    targetPort: 80

執行結果

Service 派送

Service 派送指令

k3s kubectl create -f ${service-file}

Service 派送驗證指令

叢集內部會 Assign 一個**虛擬 IP (10.43.199.231)指向 Label 為 app=nginx 的 Pod
內部 Pod 則需要對該虛擬IP (10.43.199.231)**請求連線，逕而在叢集內部使用 Nginx 服務

k3s kubectl get svc -o wide

執行結果

Service 驗證

輔助 Pod 設計

Service 描述檔案內容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ubuntu-pod
spec:
  containers:
  - name: ubuntu
    image: ubuntu:19.04
    args: [bash, -c, 'for ((i = 0; ; i++)); do echo "$i: $(date)"; sleep 100; done']

執行結果

輔助 Pod 派送

Pod 派送指令

k3s kubectl create -f ${pod-file}

Pod 派送驗證指令

k3s kubectl get pod -o wide

輔助 Pod 登入驗證

Server 端登入

k3s kubectl exec -ti ${pod-name} bash

Agent 端登入

k3s crictl exec -ti ${pod-name} bash

驗證 Service 指令

curl ${cluster-ip}:${port}

執行結果

Node Port 方案

Pod 設計

Pod 描述檔案內容

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    name: nginx

Pod 派送

Pod 派送指令

k3s kubectl create -f ${pod-file}

Pod 派送驗證指令

叢集內部會 Assign 一個對外暴露的 port (32262) 指向 Pod Label 為 app=nginx 的 Pod
外部連線會透過 **暴露埠號(32262)**轉發到 Nginx Pod 上的服務埠號(80)

k3s kubectl get pod -o wide

執行結果

Service 設計

Service 描述檔案內容

spec.type 為設定 Service 方案
spec.selector 為針對Pod標籤(參考一下Pod描述檔的label)選擇的功能
spec.ports.portocol 為叢集內部開放連線方式 (~~給予內部Pod連線使用的埠號~~)
spec.ports.port 為叢集內部開放連線埠號 (~~給予內部Pod連線使用的埠號~~)

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-nodeport-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80

執行結果

Service 派送

Service 派送指令

k3s kubectl create -f ${service-file}

Service 派送驗證指令

k3s kubectl get svc -o wide

執行結果

Service 驗證

找一個叢集內的節點連線 IP ，協助後續測試服務連線使用

ifconfig ${network-interface-name}

執行結果

curl 測試

驗證 Service 指令

cluster-node-ip 為叢集中任意節點IP

curl ${cluster-node-ip}:${assign-port}

執行結果

browser 驗證

執行結果

今天實作了一下 Service 的基礎功能，並給予想要直接從k3s起步搞輕量化叢集的捧油一個 Service 的簡介與測試方案，相信經過一連串的 Service 測試，對於 k3s 的 Service 架構應該有個底了，基本上就是與 kubernetes 的功能設計相同，有興趣的可以往 Load Balance / High Ability 切下去，Service 簡介目前就到這邊做個了結，後續幾篇將以 Deployment 為主軸實作 ReplicaSet、RollingUpdate、Affinity 等功能前進。