使用 Service 公开你的应用程序

目标

  • 了解 Kubernetes 中的 Service。
  • 了解标签和选择器与 Service 的关系。
  • 将应用程序暴露到 Kubernetes 集群外部。

Kubernetes Service 概述

Kubernetes Pod 是短暂的。Pod 具有 生命周期。当工作节点死亡时，在节点上运行的 Pod 也会丢失。一个 ReplicaSet 可能会动态地将集群恢复到所需状态，通过创建新的 Pod 来保持应用程序的运行。例如，考虑一个具有 3 个副本的图像处理后端。这些副本是可互换的；前端系统不应关心后端副本，甚至 Pod 是否丢失并被重新创建。也就是说，Kubernetes 集群中的每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，即使在同一个节点上的 Pod 也是如此，因此需要一种自动协调 Pod 更改的方法，以便您的应用程序继续运行。

Kubernetes 中的 Service 是一种抽象，它定义了一组 Pod 的逻辑集合以及访问它们的方式策略。Service 实现了 Pod 之间的松耦合。Service 使用 YAML 或 JSON 定义，就像所有 Kubernetes 对象清单一样。Service 针对的 Pod 集合通常由一个标签选择器确定（请参阅下方为什么您可能需要一个没有在 spec 中包含 selector 的 Service）。

虽然每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，但这些 IP 地址在没有 Service 的情况下无法暴露到集群外部。Service 允许您的应用程序接收流量。可以通过在 Service 的 spec 中指定一个 type 来以不同的方式暴露 Service

  • ClusterIP (默认) - 在集群中的内部 IP 上暴露 Service。这种类型使 Service 只能从集群内部访问。

  • NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定的节点上的相同端口上暴露 Service。使用 NodeIP:NodePort 可以从集群外部访问 Service。ClusterIP 的超集。

  • LoadBalancer - 在当前云中创建一个外部负载均衡器（如果受支持），并为 Service 分配一个固定的外部 IP。NodePort 的超集。

  • ExternalName - 将 Service 映射到 externalName 字段的内容（例如 foo.bar.example.com），通过返回一个包含其值的 CNAME 记录。不设置任何类型的代理。此类型需要 v1.7 或更高版本的 kube-dns，或 CoreDNS 版本 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，在 Service 中有一些不定义 selector 的用例。创建没有 selector 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。另一个可能没有选择器的情况是您严格使用 type: ExternalName。

Service 和标签

Service 在一组 Pod 上路由流量。Service 是允许 Pod 在 Kubernetes 中死亡和复制而不影响应用程序的抽象。依赖 Pod 之间的发现和路由（例如应用程序中的前端和后端组件）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稍后附加到对象。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，则意味着之前的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。请等待几秒钟，然后再次列出 Pod。您可以在看到一个 Pod 正在运行时继续。

接下来，让我们列出集群中的当前 Service

kubectl get services

为了将部署暴露给外部流量，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 的正在运行的 Service。我们看到 Service 收到一个唯一的集群 IP、一个内部端口和一个外部 IP（节点的 IP）。

要找出打开的外部端口（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"

我们得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。使用 describe deployment 子命令，您可以查看该标签的名称（键）

kubectl describe deployment

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

kubectl get pods -l app=kubernetes-bootcamp

您可以对现有的 Service 执行相同的操作

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"

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

kubectl label pods "$POD_NAME" version=v1

这将向我们的 Pod 应用一个新的标签（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"

我们看到标签现在已附加到我们的 Pod。现在我们可以使用新的标签查询 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，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

这证实我们的 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"

这证明应用程序不再可从集群外部访问。您可以使用来自 Pod 内部的 curl 确认应用程序仍在运行

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

我们看到应用程序已启动。这是因为 Deployment 正在管理应用程序。要关闭应用程序，您需要删除 Deployment。

接下来

最后修改时间：2025年5月8日 上午9:59 PST：更新 expose-intro.md 中的 expose 命令 (#50570) (894a84131b)