使用服务公开你的应用程序

目标

  • 了解 Kubernetes 中的 Service。
  • 了解标签和选择器如何与 Service 相关。
  • 将应用程序暴露到 Kubernetes 集群之外。

Kubernetes Service 概述

Kubernetes Pod 是有生命周期的。Pod 具有 生命周期。当一个工作节点死亡时，在该节点上运行的 Pod 也会丢失。然后，Replicaset 可能会通过创建新的 Pod 将集群动态地恢复到所需的状态，以保持应用程序的运行。再举一个例子，考虑一个有 3 个副本的图像处理后端。这些副本是可互换的；前端系统不应该关心后端副本，甚至不应该关心 Pod 是否丢失并重新创建。也就是说，Kubernetes 集群中的每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，即使是同一节点上的 Pod 也是如此，因此需要有一种方法来自动协调 Pod 之间的更改，以使您的应用程序能够继续运行。

Kubernetes 中的 Service 是一个抽象，它定义了一组逻辑 Pod 和访问它们的方式。Service 实现了依赖 Pod 之间的松散耦合。Service 与所有 Kubernetes 对象清单一样，使用 YAML 或 JSON 定义。Service 所指向的 Pod 集合通常由_标签选择器_决定（有关为何需要在不包含 selector 的情况下创建 Service，请参阅下文）。

尽管每个 Pod 都有唯一的 IP 地址，但如果没有 Service，这些 IP 地址就不会暴露在集群外部。Service 允许您的应用程序接收流量。通过在 Service 的 spec 中指定 type，Service 可以以不同的方式暴露。

  • ClusterIP（默认） - 在集群中的内部 IP 上暴露 Service。此类型使 Service 只能在集群内部访问。

  • NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定节点的同一端口上暴露 Service。使用 NodeIP:NodePort 使 Service 可以从集群外部访问。它是 ClusterIP 的超集。

  • LoadBalancer - 在当前云中（如果支持）创建外部负载均衡器，并为 Service 分配一个固定的外部 IP。它是 NodePort 的超集。

  • ExternalName - 通过返回包含其值的 CNAME 记录，将 Service 映射到 externalName 字段的内容（例如 foo.bar.example.com）。不设置任何类型的代理。此类型需要 kube-dns v1.7 或更高版本，或者 CoreDNS 0.0.8 或更高版本。

有关不同类型的 Service 的更多信息，请参阅使用源 IP 教程。另请参阅使用 Service 连接应用程序。

此外，请注意，Service 有些用例不涉及在 spec 中定义 selector。在没有 selector 的情况下创建的 Service 也不会创建相应的 Endpoints 对象。这允许用户手动将 Service 映射到特定的端点。可能没有选择器的另一个原因是你严格使用 type: ExternalName。

Service 和标签

Service 将流量路由到一组 Pod。Service 是一种抽象，允许 Pod 在 Kubernetes 中消亡和复制而不影响您的应用程序。依赖 Pod 之间（例如应用程序中的前端和后端组件）的发现和路由由 Kubernetes Service 处理。

Service 使用标签和选择器匹配一组 Pod，这是一种分组原语，允许对 Kubernetes 中的对象进行逻辑操作。标签是附加到对象的键/值对，可以以多种方式使用。

  • 指定用于开发、测试和生产的对象
  • 嵌入版本标签
  • 使用标签对对象进行分类

标签可以在创建时或之后附加到对象。它们可以随时修改。现在让我们使用 Service 暴露我们的应用程序并应用一些标签。

步骤 1：创建新的 Service

让我们验证一下我们的应用程序是否正在运行。我们将使用 kubectl get 命令并查找现有的 Pod。

kubectl get pods

如果没有 Pod 正在运行，则意味着之前教程中的对象已被清理。在这种情况下，请返回并从使用 kubectl 创建 Deployment 教程中重新创建 Deployment。请稍等几秒钟，然后再次列出 Pod。看到一个 Pod 运行后，即可继续。

接下来，让我们列出集群中当前的 Service。

kubectl get services

为了将 Deployment 暴露给外部流量，我们将使用带有 --type=NodePort 选项的 kubectl expose 命令。

kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080

我们现在有一个名为 kubernetes-bootcamp 的运行中的 Service。在这里我们看到 Service 收到了一个唯一的集群 IP、一个内部端口和一个外部 IP（节点的 IP）。

要找出外部打开的端口（对于 type: NodePort Service），我们将运行 describe service 子命令。

kubectl describe services/kubernetes-bootcamp

创建一个名为 NODE_PORT 的环境变量，其值为分配的节点端口。

export NODE_PORT="$(kubectl get services/kubernetes-bootcamp -o go-template='{{(index .spec.ports 0).nodePort}}')"
echo "NODE_PORT=$NODE_PORT"

现在我们可以使用 curl、节点的 IP 地址和外部暴露的端口来测试应用程序是否暴露在集群外部。

curl http://"$(minikube ip):$NODE_PORT"

我们收到了来自服务器的响应。Service 已暴露。

步骤 2：使用标签

Deployment 自动为我们的 Pod 创建了一个标签。通过 describe deployment 子命令，您可以看到该标签的名称（键）。

kubectl describe deployment

让我们使用此标签查询我们的 Pod 列表。我们将使用 kubectl get pods 命令，其中 -l 作为参数，后跟标签值。

kubectl get pods -l app=kubernetes-bootcamp

您可以使用相同的方法列出现有 Service。

kubectl get services -l app=kubernetes-bootcamp

获取 Pod 的名称并将其存储在 POD_NAME 环境变量中。

export POD_NAME="$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')"
echo "Name of the Pod: $POD_NAME"

要应用新标签，我们使用 label 子命令，后跟对象类型、对象名称和新标签。

kubectl label pods "$POD_NAME" version=v1

这将为我们的 Pod 应用一个新标签（我们将应用程序版本固定到 Pod），我们可以使用 describe pod 命令进行检查。

kubectl describe pods "$POD_NAME"

我们在这里看到标签现在已附加到我们的 Pod。现在我们可以使用新标签查询 Pod 列表。

kubectl get pods -l version=v1

我们看到了 Pod。

步骤 3：删除 Service

要删除 Service，您可以使用 delete service 子命令。标签也可以在这里使用。

kubectl delete service -l app=kubernetes-bootcamp

确认 Service 已消失。

kubectl get services

这确认了我们的 Service 已被删除。要确认路由不再暴露，您可以 curl 之前暴露的 IP 和端口。

curl http://"$(minikube ip):$NODE_PORT"

这证明应用程序无法再从集群外部访问。您可以从 Pod 内部使用 curl 确认应用程序仍在运行。

kubectl exec -ti $POD_NAME -- curl https://:8080

我们在这里看到应用程序正在运行。这是因为 Deployment 正在管理应用程序。要关闭应用程序，您还需要删除 Deployment。

下一步

上次修改于 2025 年 5 月 8 日上午 9:59 PST：更新 expose-intro.md 中的 expose 命令 (#50570) (894a84131b)