k8s集群内应用如何访问

在k8s集群内，应用可以通过服务、域名解析、网络策略等方式进行访问。服务是最常用的方式之一，它提供了一种抽象，通过稳定的IP地址和DNS名称来访问应用。服务可以是ClusterIP、NodePort或LoadBalancer类型。ClusterIP是默认类型，仅在集群内部可访问；NodePort在每个节点上开放一个端口，并将流量路由到服务；LoadBalancer则在公有云环境中使用，提供一个外部的负载均衡器。我们将重点讲解服务的使用及其配置方法。

一、服务的概念与类型

服务（Service）是k8s中的一种抽象，用于将一组Pod暴露为一个网络服务。通过服务，应用可以在不考虑Pod的具体实例的情况下进行通信。服务有以下几种类型：

ClusterIP：这是默认的服务类型，仅在集群内部可访问。它会分配一个集群内部的IP地址。
NodePort：在每个节点上开放一个特定的端口，使得集群外部可以通过这个端口访问服务。
LoadBalancer：在公有云环境中使用，为服务创建一个外部的负载均衡器，并将流量转发到服务。
ExternalName：将服务映射到一个外部的DNS名称，不涉及流量代理。

二、ClusterIP服务的配置与使用

ClusterIP是最常用的服务类型之一，适用于集群内部通信。配置ClusterIP服务需要以下步骤：

定义服务：创建一个YAML文件，定义服务的名称、标签选择器、端口等信息。例如：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-clusterip-service spec: selector: app: my-app ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 8080

应用配置：使用kubectl apply -f service.yaml命令来应用配置。
验证服务：通过kubectl get svc命令查看服务是否成功创建，并且可以通过服务的ClusterIP和端口来访问应用。

三、NodePort服务的配置与使用

NodePort服务将流量暴露在集群的每个节点上，适用于需要从集群外部访问的场景。配置NodePort服务需要以下步骤：

定义服务：创建一个YAML文件，定义服务的名称、标签选择器、端口等信息。例如：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-nodeport-service spec: type: NodePort selector: app: my-app ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 8080 nodePort: 30007

应用配置：使用kubectl apply -f service.yaml命令来应用配置。
验证服务：通过kubectl get svc命令查看服务是否成功创建，并可以通过节点IP和NodePort来访问应用。

四、LoadBalancer服务的配置与使用

LoadBalancer服务在公有云环境中使用，为服务创建一个外部的负载均衡器。配置LoadBalancer服务需要以下步骤：

定义服务：创建一个YAML文件，定义服务的名称、标签选择器、端口等信息。例如：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-loadbalancer-service spec: type: LoadBalancer selector: app: my-app ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 8080

应用配置：使用kubectl apply -f service.yaml命令来应用配置。
验证服务：通过kubectl get svc命令查看服务是否成功创建，并可以通过负载均衡器的外部IP来访问应用。

五、服务发现与DNS

在k8s集群内，DNS用于服务发现。每个服务在创建时都会获得一个DNS名称，格式为<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local。应用可以通过这些DNS名称来访问其他服务。

配置DNS：确保集群中已安装并配置好CoreDNS或Kube-DNS。
使用DNS名称：在应用的配置文件或代码中，使用服务的DNS名称进行访问。例如：
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: dns-test
    image: busybox
    command:
      - sleep
      - "3600"
```
在Pod中执行nslookup my-clusterip-service.default.svc.cluster.local，验证DNS解析。

六、网络策略与安全

网络策略（NetworkPolicy）用于定义Pod之间的网络通信规则，提高集群的安全性。配置网络策略需要以下步骤：

定义网络策略：创建一个YAML文件，定义策略的名称、选择器、规则等信息。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1 kind: NetworkPolicy metadata: name: allow-traffic spec: podSelector: matchLabels: app: my-app ingress: - from: - podSelector: matchLabels: app: allowed-app ports: - protocol: TCP port: 80

应用配置：使用kubectl apply -f networkpolicy.yaml命令来应用配置。
验证策略：通过kubectl get networkpolicy命令查看策略是否成功创建，并测试Pod之间的通信。

七、Ingress的配置与使用

Ingress提供了通过HTTP和HTTPS路由外部请求到集群内部服务的能力。配置Ingress需要以下步骤：

安装Ingress控制器：确保集群中已安装并配置好Ingress控制器，如NGINX Ingress Controller。

定义Ingress资源：创建一个YAML文件，定义Ingress的名称、规则等信息。例如：

apiVersion: networking.k8s.io/v1 kind: Ingress metadata: name: my-ingress spec: rules: - host: my-app.example.com http: paths: - path: / pathType: Prefix backend: service: name: my-clusterip-service port: number: 80

应用配置：使用kubectl apply -f ingress.yaml命令来应用配置。
配置DNS：在外部DNS系统中配置域名解析，将域名指向Ingress控制器的外部IP。
验证Ingress：通过浏览器或curl访问http://my-app.example.com，验证Ingress配置是否生效。

八、服务网格的使用

服务网格（Service Mesh）提供了对微服务的流量管理、安全控制、监控等功能。Istio是常用的服务网格之一。配置服务网格需要以下步骤：

安装Istio：按照官方文档安装Istio，并将其注入到所需的命名空间。

定义VirtualService和DestinationRule：创建YAML文件，定义VirtualService和DestinationRule以控制流量路由。例如：

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3 kind: VirtualService metadata: name: my-virtualservice spec: hosts: - my-app.example.com http: - route: - destination: host: my-clusterip-service port: number: 80

应用配置：使用kubectl apply -f virtualservice.yaml命令来应用配置。
验证服务网格：通过浏览器或curl访问http://my-app.example.com，验证Istio的流量管理功能。

九、自动扩展与负载均衡

k8s提供了自动扩展与负载均衡功能，以确保应用的高可用性和性能。主要包括水平Pod自动扩展（HPA）和服务负载均衡。

配置HPA：创建一个YAML文件，定义HPA的名称、目标部署、指标等信息。例如：

apiVersion: autoscaling/v1 kind: HorizontalPodAutoscaler metadata: name: my-hpa spec: scaleTargetRef: apiVersion: apps/v1 kind: Deployment name: my-app minReplicas: 1 maxReplicas: 10 targetCPUUtilizationPercentage: 50

应用配置：使用kubectl apply -f hpa.yaml命令来应用配置。
验证HPA：通过kubectl get hpa命令查看HPA是否成功创建，并通过模拟负载测试验证自动扩展功能。

十、日志与监控

日志与监控是保障k8s集群内应用稳定运行的关键。常用的工具包括Prometheus、Grafana和ELK堆栈。

安装Prometheus和Grafana：按照官方文档安装Prometheus和Grafana，并配置数据源和仪表盘。

配置应用日志：确保应用日志输出到标准输出，并使用Fluentd或Filebeat收集日志。例如：

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: log-test spec: containers: - name: log-test image: busybox command: - /bin/sh - -c - | while true; do echo "$(date) Log test" sleep 5 done