4.4 服务发现

服务发现、服务注册是微服务中必不可少的东西，Kubernetes 本身也提供了简单的服务发现，本章介绍如何通过 Service、DNS 等，对外暴露服务。

proxy

kubectl proxy

kubectl proxy 可以帮我们映射一个端口到节点中，主要用处是创建类似 Service NodePort 的访问服务。

例如 kubectl proxy 可在 localhost 和 Kubernetes API server 之间创建代理服务器或应用程序级网关，方便我们访问 API Server。

执行命令：

kubectl proxy
# 或指定访问端口，端口默认为 8001
kubectl proxy --port=8001

在本机上执行访问 http://127.0.0.1:8001 即可访问 API Server。

如果我们想在外网访问 API Server，可以使用 --address。

kubectl proxy --address=0.0.0.0 --port=8001

如果要在外网访问，需要添加头部认证信息，否则显示 “Forbidden 403”。这跟 API Server 有关，如果要映射别的服务，则不需要这样。

如果我们想允许所有 IP 访问，又不需要认证，则可以使用：

kubectl proxy --address='0.0.0.0'  --accept-hosts='^*$'

可以利用这种方式为 Api Server 暴露公网服务，然后使用 kubeadm join 通过公网 IP 将节点加入到集群中。

服务发现

Service

利用常规的 Service、Endpoint ，也可以做服务发现，因为我们只需要知道一个 固定的 IP 即可，而不需要关心背后是谁在提供服务。通过创建 Service，可以获取一个单一的稳定的 IP，只要 Service 存在，其 IP 便不会变化，其背后的 Pod 可能增加或减少，但始终可以通过固定的 Service IP 进行访问。

一般，我们创建 Service，然后获得 Cluster IP，接着将 IP 写入程序的配置文件中。在下面这个 Service 中，我们能够获得其的 Cluster IP 和 暴露的 8080 端口。

metadata:
  labels:
    app: web1
  name: web1
spec:
  clusterIP: 10.104.102.51
  ports:
    port: 8080
  selector:
    app: web1

但是这样有个缺点，需要提前将 IP 写到配置文件中。

在 1.2章 的 容器化应用 中，介绍了一个容器化应用应当遵从哪些设计原则，对于需要使用的远程服务，在配置文件中提前配置 IP ，不是一个好做法。如果 IP 通过配置文件记录，那么一旦打包好镜像，其配置文件无法再改变，除非更新版本，难道要为了一个配置项，更新程序版本？或者手动进入容器中修改配置文件，这样每个 Pod 都要手工进入容器，修改配置文件(这是一种极其愚蠢的做法，例如我上家公司)。

在 4.2 Endpoint 一章中，我们学会了如何解耦 Service 跟 Endpoint、Pod，在这里，我们将利用这个解耦，实现简单的服务发现。

通过环境变量发现 Service

我们有一个应用名为 my-app，需要访问 mysql 服务，那么我们该如何为 my-app 配置 mysql 服务的 IP 地址？

创建 Deployment，部署两个应用。

kubectl create deployment my-app --image=nginx:latest --replicas=1
kubectl create deployment mysql  --image=mysql:latest --replicas=1

创建 Service，为两个应用暴露端口：

kubectl expose deployment my-app --port=6666 --target-port=80
kubectl expose deployment mysql  --port=3306 --target-port=3306

获取 Service 列表：

root@instance-2:~# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
my-app       ClusterIP   10.109.136.115   <none>        6666/TCP         4m16s
mysql        ClusterIP   10.97.129.201    <none>        3306/TCP         7s

由于在创建 Service 之前，已经存在 Pod，这个 Pod 中不会有 Service 的环境变量，所以我们需要先删除这个旧的 Pod。

获取 Pod 列表，并删除由 my-app 创建的 Pod。

root@instance-2:~# kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-app-d57587579-glh22   1/1     Running   0          37s

root@instance-2:~# kubectl delete pod my-app-d57587579-glh22
pod "my-app-d57587579-glh22" deleted

接着，ReplicaSet 会我我们重新创建一个 Pod，我们查看这个 Pod 的名称，然后进入 Pod 中的容器执行命令。

kubectl exec my-app-d57587579-rdsf7 my-app -- env

HOSTNAME=my-app-d57587579-wt5s8
MY_APP_SERVICE_HOST=10.109.136.115
MY_APP_SERVICE_PORT=6666

MYSQL_SERVICE_HOST=10.97.129.201
MYSQL_SERVICE_PORT=3306

所有环境变量名为大写字母，名称不支持特殊符号，例如 my-app 会被转为 MY_APP。

在 *_SERVICE_HOST 和 *_SERVICE_PORT 中，保存有 集群中所有 Service 的 IP，在 my-app 的 Pod 中，我们可以通过 MYSQL_SERVICE_HOST 环境变量获取 mysql 服务的 IP 地址，这便是一种服务发现。

在 Pod 中，可以使用 env 命令查看环境变量，里面有当前命名空间的 Service 信息。

DNS/CoreDNS

在 kube-system 中，运行着一个 DNS 服务器，其名称为 coredns，在 Kubernetes 中，每个 Service 都会被赋予一个 DNS 名称(就像域名)，每当有新增的 Service 时，coredns 便会为此 Service 添加 DNS 记录。

kubectl get deployment  -n kube-system

NAME                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
calico-kube-controllers   1/1     1            1           13d
coredns                   2/2     2            2           13d

继续上一个小节中的内容，我们部署了 my-app 和 mysql，我们查看这两个 Service 的 DNS 名称：

nslookup my-app.default
nslookup mysql.default

。就像环境变量一样，每个 Pod 中的 /etc/resolv.conf 文件中，也会保存所有 Service 的 DNS 名称。

执行命令查询 DNS 列表：

kubectl exec my-app-d57587579-rdsf7 my-app -- cat /etc/resolv.conf

不过，Pod 中的 /etc/resolv.conf 只能看到相同命名空间下的其它 Service。

按照官网文档，如果正常的话，查询结果类似：

Server:    10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10

Name:      kubernetes.default
Address 1: 10.0.0.1

如果输出跟笔者的一样，提示 server can't find my-app.default: NXDOMAIN，说明 coredns 有问题。

root@instance-2:~# nslookup my-app.default
Server:        127.0.0.53
Address:    127.0.0.53#53

** server can't find my-app.default: NXDOMAIN

root@instance-2:~# nslookup mysql.default
Server:        127.0.0.53
Address:    127.0.0.53#53

** server can't find mysql.default: NXDOMAIN

由于这个问题很麻烦，笔者暂时没能解决这个问题，因此这里就不再讲述了，读者可自行参考资料解决问题。

https://github.com/kubernetes/dns/blob/master/docs/specification.md

https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/dns-debugging-resolution/

https://github.com/aws/containers-roadmap/issues/1115

https://github.com/coredns/deployment/blob/master/kubernetes/Upgrading_CoreDNS.md

通过 Headless 发现服务，也是使用这种方式。