四、Kubernetes 网络模型

2020-03-29 本文已影响0人 Suny____

1、Network

接下来就要说到跟Kubernetes网络通信相关的内容，我们都知道K8S最小的操作单位是Pod，而我们在前面章节说过同一个Pod中多个容器通信是默认就已经支持了的。但是怎么支持的没去解释，下面就开始说明各种情况下的容器是如何通信的。

1.1 集群内部通信

1.1.1 同一个 Pod 中的容器通信

因为一个 Pod 是存在一台机器中的，不可能说 Pod 里的容器会存到不同机器的，而同一台机器中的Container想要通信肯定是很方便的。

在前面章节演示中，我们知道每一个Pod中都一定会有一个 Pause Container，这个Container就是同一个Pod中其他Container通信的桥梁，其他Container在创建完成之后都会与Pause Container建立连接，于是它们就有了共同的网段，从而实现了通信！

理解 Pause Container
- 在Kubernetes Pod中，首先创建一个基础结构或 “Pause” 容器来托管容器端点
- 属于同一 Pod 的容器（包括基础结构容器和工作容器）共享一个公共的网络名称空间和终结点（相同的IP和端口空间）
  - 它会在每个 Pod 里，额外起一个 Infra container 小容器来共享整个 Pod 的 Network Namespace。
- 其他所有容器都会通过 Join Namespace 的方式加入到 Infra container 的 Network Namespace 中。
  - 所以说一个 Pod 里面的所有容器，它们看到的网络视图是完全一样的。
- 需要 Pause 容器来容纳工作容器崩溃或重新启动而不会丢失任何网络配置

案例测试

准备 yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s deployment]# kubectl apply -f nginx_deployment.yaml
deployment.apps/nginx-deployment created

# Pod 分布在 worker01 和 worker02 中,我们选择一个node去看一下
[root@master-kubeadm-k8s deployment]# kubectl get pods -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE                   NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-6dd86d77d-2sm56   1/1     Running   0          8m44s   192.168.14.17    worker01-kubeadm-k8s   <none>           <none>
nginx-deployment-6dd86d77d-dh5hj   1/1     Running   0          8m44s   192.168.14.16    worker01-kubeadm-k8s   <none>           <none>
nginx-deployment-6dd86d77d-zk8ms   1/1     Running   0          8m44s   192.168.221.76   worker02-kubeadm-k8s   <none>           <none>

worker01 节点查看容器

[root@worker01-kubeadm-k8s ~]# docker ps | grep nginx
b918c5aa0352        84581e99d807           "nginx -g 'daemon of…"   About a minute ago   Up About a minute                       k8s_nginx_nginx-deployment-6dd86d77d-2sm56_default_fde4c80d-70ea-11ea-937b-5254008afee6_0
54de85908726        84581e99d807           "nginx -g 'daemon of…"   About a minute ago   Up About a minute                       k8s_nginx_nginx-deployment-6dd86d77d-dh5hj_default_fe03776c-70ea-11ea-937b-5254008afee6_0
889f8517be18        k8s.gcr.io/pause:3.1   "/pause"                 About a minute ago   Up About a minute                       k8s_POD_nginx-deployment-6dd86d77d-dh5hj_default_fe03776c-70ea-11ea-937b-5254008afee6_0
fbe190cf8c77        k8s.gcr.io/pause:3.1   "/pause"                 About a minute ago   Up About a minute                       k8s_POD_nginx-deployment-6dd86d77d-2sm56_default_fde4c80d-70ea-11ea-937b-5254008afee6_0

因为 worker01 节点被分配了两个 Pod，所以这里也就有2个容器存在，以及2个 Pause 容器分别属于2个Pod。

1.1.2 集群内 Pod 之间的通信

接下来就聊聊K8S最小的操作单元，Pod之间的通信，我们知道Pod会有独立的IP地址，这个IP地址是被Pod中所有的Container共享的，那多个Pod之间的通信能通过这个IP地址吗？

这里可能会想到需要分两个维度去验证：

集群中同一台机器中的Pod
集群中不同机器中的Pod

但是我们无需分成两个维度去验证，因为在 K8S网络模型 中，集群内所有 Pod 默认都是可以直接通信的。因为有网络插件的存在，我们的案例中使用的插件是 Calico ，它已经帮我们完成了所有的准备。

官方对K8S网络模型的介绍
- 每个人Pod都有自己的IP地址。这意味着无需显式地在它们之间创建链接，Pods并且几乎不需要处理将容器端口映射到主机端口的问题。
- 这将创建一个干净的，向后兼容的模型，Pods从端口分配，命名，服务发现，负载平衡，应用程序配置和迁移的角度来看，该模型可以像VM或物理主机一样对待。
Kubernetes对任何网络实施都施加以下基本要求（除非有任何故意的网络分段策略）：
- 节点上的Pod可以与所有节点上的所有Pod通信，而无需NAT
- 节点上的代理（例如系统守护程序，kubelet）可以与该节点上的所有pod通信
- 节点主机网络中的Pod可以与所有节点上的所有Pod通信，而无需NAT

案例验证

编写 nginx_network.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s test_network1]# kubectl apply -f nginx_network.yaml
deployment.apps/nginx-deployment created

# 查看 Pod 分配的节点以及所分配的ip
[root@master-kubeadm-k8s test_network1]# kubectl get pods -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE                   NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-6dd86d77d-rfgnq   1/1     Running   0          16s   192.168.14.19    worker01-kubeadm-k8s   <none>           <none>
nginx-deployment-6dd86d77d-xf2j6   1/1     Running   0          16s   192.168.221.78   worker02-kubeadm-k8s   <none>           <none>
nginx-deployment-6dd86d77d-zx897   1/1     Running   0          16s   192.168.221.79   worker02-kubeadm-k8s   <none>           <none>

进入容器测试通信

# 进入worker01节点的容器
[root@worker01-kubeadm-k8s ~]# docker exec -it f8693040e28d bash

# 查看当前容器的IP
root@nginx-deployment-6dd86d77d-rfgnq:/# ip a
# ...省略其他组件...
4: eth0@if11: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1440 qdisc noqueue state UP
    link/ether 02:35:73:f0:76:83 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.14.19/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

# ping worker02节点中Pod的 IP,是可以正常ping通的
root@nginx-deployment-6dd86d77d-rfgnq:/# ping 192.168.221.78
PING 192.168.221.78 (192.168.221.78): 48 data bytes
56 bytes from 192.168.221.78: icmp_seq=0 ttl=62 time=4.273 ms
56 bytes from 192.168.221.78: icmp_seq=1 ttl=62 time=1.438 ms
^C--- 192.168.221.78 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 1.438/2.855/4.273/1.418 ms

1.1.3 集群内 Service-Cluster IP

对于上述的Pod虽然实现了集群内部互相通信，但是Pod是不稳定的，比如通过Deployment管理Pod，随时可能对Pod进行扩缩容，这时候Pod的IP地址是变化的。

能够有一个固定的IP，使得集群内能够访问。也就是之前在架构描述的时候所提到的，能够把相同或者具有关联的Pod，打上Label，组成 Service。而Service有固定的IP，不管Pod怎么创建和销毁，都可以通过Service的IP进行访问。

理解 Service
- Service 是将运行在一组 Pods 上的应用程序公开为网络服务的抽象方法
- Service 定义了这样一种抽象：逻辑上的一组 Pod，一种可以访问它们的策略，通常称为微服务。
- 这一组 Pod 能够被 Service 访问到，通常是通过 selector 实现的。

使用 Service

编写 whoami-deployment.yaml

whoami 这个应用是用来查看当前访问的是哪台机器的

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: whoami-deployment
  labels:
    app: whoami
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: whoami
  template:
    metadata:
      labels:
        app: whoami
    spec:
      containers:
      - name: whoami
        image: jwilder/whoami
        ports:
        - containerPort: 8000

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl apply -f whoami-deployment.yaml
deployment.apps/whoami-deployment created

查看 Pod 与 Service

[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl get pods -o wide
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE                   NOMINATED NODE   READINESS GATES
whoami-deployment-678b64444d-7nr87   1/1     Running   0          2m24s   192.168.221.80   worker02-kubeadm-k8s   <none>           <none>
whoami-deployment-678b64444d-hpnm5   1/1     Running   0          2m24s   192.168.14.20    worker01-kubeadm-k8s   <none>           <none>
whoami-deployment-678b64444d-mfhz4   1/1     Running   0          2m24s   192.168.14.21    worker01-kubeadm-k8s   <none>           <none>
    
# 发现并没有 whoami 的service
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   4d

验证通信

# 直接访问是没问题的
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 192.168.221.80:8000
I'm whoami-deployment-678b64444d-7nr87
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 192.168.14.20:8000
I'm whoami-deployment-678b64444d-hpnm5
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 192.168.14.21:8000
I'm whoami-deployment-678b64444d-mfhz4

创建 whoami 的 Service

YAML文件方式

apiVersion: v1
kind: Service             # 定义资源类型为 Service
metadata:
  name: whoami-service
spec:
  selector:
    app: whoami               # 选取具有label为 app: whoami 的Pod
  ports:
    - protocol: TCP           # 协议为 TCP
      port: 80                # 映射端口为80
      targetPort: 8000        # 目标端口为8000

命令方式

# 注意：使用命令来创建 Service，名称要与资源名称一致 whoami-deployment，否则会创建失败
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl expose deployment whoami-deployment --port=80 --target-port=8000
service/whoami-deployment exposed

# 失败案例
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl expose deployment whoami-service --port=80 --target-port=8000
Error from server (NotFound): deployments.extensions "whoami-service" not found

再次查看 Service

# 新创建的service已经存在了,ClusterIP为 10.103.138.245, 映射端口为 80, selector选取的label为 app=whoami
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl get svc -o wide
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP   4d      <none>
whoami-service   ClusterIP   10.103.138.245   <none>        80/TCP    2m14s   app=whoami

通过 Service-Cluster IP 访问 whoami

# 直接访问 Service-Cluster IP 可以自动帮我们负载均衡到每一个 Pod 上
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.103.138.245
I'm whoami-deployment-678b64444d-7nr87
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.103.138.245
I'm whoami-deployment-678b64444d-mfhz4
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.103.138.245
I'm whoami-deployment-678b64444d-7nr87
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.103.138.245
I'm whoami-deployment-678b64444d-hpnm5

查看 whoami-service的详情信息

[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl describe svc whoami-service
Name:              whoami-service
Namespace:         default
Labels:            app=whoami
Annotations:       <none>
Selector:          app=whoami
Type:              ClusterIP
IP:                10.100.125.194
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        8000/TCP

# 发现有一个Endpoints连接了具体3个Pod
Endpoints:         192.168.14.20:8000,192.168.14.21:8000,192.168.221.80:8000
Session Affinity:  None
Events:            <none>

测试扩缩容

# 将 whoami 扩容为 5 个
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl scale deployment whoami-deployment --replicas=5
deployment.extensions/whoami-deployment scaled

# 再次查看 whoami-service 详情
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# kubectl describe svc whoami-service
Name:              whoami-service
Namespace:         default
Labels:            app=whoami
Annotations:       <none>
Selector:          app=whoami
Type:              ClusterIP
IP:                10.100.125.194
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        8000/TCP

# 发现这里多了 +2 more... 表示又多了2个新的 Pod
Endpoints:         192.168.14.20:8000,192.168.14.21:8000,192.168.14.22:8000 + 2 more...
Session Affinity:  None
Events:            <none>

再次测试功能

# 可以负载均衡到 5 个 容器了
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-nzqkp
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-7nr87
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-hlpfp
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-nzqkp
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-mfhz4
[root@master-kubeadm-k8s whoami]# curl 10.104.9.131
I'm whoami-deployment-678b64444d-hpnm5

Service.png

其实Service存在的意义就是为了Pod的不稳定性，而上述探讨的就是关于Service的一种类型Cluster IP，只能供集群内访问。

以Pod为中心，已经讨论了关于集群内的通信方式，接下来就是探讨集群中的Pod访问外部服务，以及外部服务访问集群中的Pod。

1.2 集群外与集群内通信

1.2.1 Pod访问外部服务

这个其实没啥可说的，因为外部的网络只要是可以与互联网联通的IP，Pod就可以直接访问了。

# 进入容器
[root@worker01-kubeadm-k8s ~]# docker exec -it 4895fc61ec69 bash

# 访问外部 ip
root@nginx-deployment-6dd86d77d-dxx67:/# ping www.baidu.com
PING www.baidu.com (180.101.49.12): 48 data bytes
56 bytes from 180.101.49.12: icmp_seq=0 ttl=50 time=15.508 ms
56 bytes from 180.101.49.12: icmp_seq=1 ttl=50 time=10.436 ms
^C--- www.baidu.com ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 10.436/12.972/15.508/2.536 ms

1.2.2 外部服务访问集群中的Pod

1.2.2.1 Service-NodePort

NodePort 也是Service的一种类型，可以通过NodePort的方式访问。因为外部能够访问到集群的物理机器IP，所以就是在集群中 每台物理机器上暴露一个相同的IP，比如32008。

编写 whoami-nodePort.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: whoami-deployment
  labels:
    app: whoami
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: whoami
  template:
    metadata:
      labels:
        app: whoami
    spec:
      containers:
      - name: whoami
        image: jwilder/whoami
        ports:
        - containerPort: 8000

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# kubectl apply -f whoami-nodePort.yaml
deployment.apps/whoami-deployment created

创建 nodePort 类型的 Service

YAML文件方式

apiVersion: v1
kind: Service             # 定义资源类型为 Service
metadata:
  name: whoami-service
spec:
  selector:
    app: whoami               # 选取具有label为 app: whoami 的Pod
  ports:
    - protocol: TCP           # 协议为 TCP
      port: 80                # 映射端口为80
      targetPort: 8000        # 目标端口为8000
  type: NodePort          # 指定Service类型为 NodePort

命令方式

# 指定Service的类型为 NodePort
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# kubectl expose deployment whoami-deployment --type=NodePort
service/whoami-deployment exposed

查看 Service

# 新创建的 Service已经出来了,并且映射到宿主机的端口为 30184
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# kubectl get svc
NAME                TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes          ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          4d1h
whoami-deployment   NodePort    10.101.187.169   <none>        8000:30184/TCP   6s

测试功能

# 访问宿主机的 ip + 映射端口, 成功访问到 Pod
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# curl 192.168.50.111:30184
I'm whoami-deployment-678b64444d-nhcpl
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# curl 192.168.50.111:30184
I'm whoami-deployment-678b64444d-wvwg2
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# curl 192.168.50.111:30184
I'm whoami-deployment-678b64444d-nhcpl
[root@master-kubeadm-k8s nodePort]# curl 192.168.50.111:30184
I'm whoami-deployment-678b64444d-djsx9

NodePort.png

> NodePort虽然能够实现外部访问Pod的需求，但是真的好吗？
>
> 其实不好，因为占用了各个物理主机上的端口。

1.2.2.1 Service-LoadBalance

通常需要第三方云提供商支持，有约束性。

Ingress
- Ingress 是对集群中服务的外部访问进行管理的 API 对象，典型的访问方式是 HTTP。
- Ingress 可以提供负载均衡、SSL 终结和基于名称的虚拟托管。
- Ingress 公开了从集群外部到集群内 services 的HTTP和HTTPS路由。流量路由由 Ingress 资源上定义的规则控制。
- 可以将 Ingress 配置为提供服务外部可访问的 URL、负载均衡流量、终止 SSL / TLS 并提供基于名称的虚拟主机。
- Ingress 控制器通常负责通过负载均衡器来实现 Ingress
- 简单来说，Ingress就是帮助我们访问集群内的服务的。

环境准备

要使用 Ingress 必须具有 ingress 控制器才能满足 Ingress 的要求。仅创建 Ingress 资源是无效的。

Ingress 控制器有很多，我们选择自己熟悉的即可
- 可选的控制器
  - Nginx、HAProxy、Istio、KONG等等。。。
  - 我们这里使用：Ingress-nginx

首先要加载 Ingress-nginx 资源

Ingress-nginx 官网也有这样的步骤，如果网络好的话可以直接创建资源

# 直接创建资源
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml

# 下载 yaml 文件
[root@master-kubeadm-k8s ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
--2020-03-29 06:30:17--  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
Resolving raw.githubusercontent.com (raw.githubusercontent.com)... 151.101.108.133
Connecting to raw.githubusercontent.com (raw.githubusercontent.com)|151.101.108.133|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 6635 (6.5K) [text/plain]
Saving to: ‘mandatory.yaml’

100%[====================================================================================================================================================================>] 6,635       2.65KB/s   in 2.4s

2020-03-29 06:30:21 (2.65 KB/s) - ‘mandatory.yaml’ saved [6635/6635]

# 看下这个 yaml 文件需要哪些镜像
[root@master-kubeadm-k8s ~]# cat mandatory.yaml | grep image
          image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0

# 单独拉取，会有些慢，但我们可以看到进度，如果直接用官方的方式，我们就不知道进行到哪了
root@master-kubeadm-k8s ~]# docker pull quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
0.30.0: Pulling from kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller
c9b1b535fdd9: Pull complete
45ba4c948320: Downloading [==============>                                    ]  14.68MB/51.78MB
70c24c20a569: Download complete
58acda238271: Downloading [=======================================>           ]  14.54MB/18.51MB
7873cb07ba91: Download complete
3572b831a7ad: Waiting
2e4b94d88c7a: Waiting
73d054fe6162: Waiting
72107c0475b3: Waiting
0920fa00bdaf: Waiting
bbc4231b0eed: Waiting
1a0d8e7b84e8: Waiting

设置Pod在指定节点创建

# 先查看节点的名称
[root@master-kubeadm-k8s ~]# kubectl get nodes
NAME                   STATUS   ROLES    AGE     VERSION
master-kubeadm-k8s     Ready    master   4d16h   v1.14.0
worker01-kubeadm-k8s   Ready    <none>   4d16h   v1.14.0
worker02-kubeadm-k8s   Ready    <none>   4d16h   v1.14.0

# 在 master 节点给 worker01 节点打一个标签 name=ingress
[root@master-kubeadm-k8s ~]# kubectl label node worker01-kubeadm-k8s name=ingress
node/worker01-kubeadm-k8s labeled

# 查看节点的labels,
[root@master-kubeadm-k8s ~]# kubectl get nodes --show-labels
NAME                   STATUS   ROLES    AGE     VERSION   LABELS
master-kubeadm-k8s     Ready    master   4d16h   v1.14.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master-kubeadm-k8s,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
    
# worker01 节点多了个name=ingress的label
worker01-kubeadm-k8s   Ready    <none>   4d16h   v1.14.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=worker01-kubeadm-k8s,kubernetes.io/os=linux,name=ingress

worker02-kubeadm-k8s   Ready    <none>   4d16h   v1.14.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=worker02-kubeadm-k8s,kubernetes.io/os=linux

修改 YAML 文件，增加自定义的配置

在 mandatory.yaml 文件中找到这一段

# ...省略...
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-ingress-controller
  namespace: ingress-nginx
  labels:
    app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
    app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
      app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: ingress-nginx
        app.kubernetes.io/part-of: ingress-nginx
      annotations:
        prometheus.io/port: "10254"
        prometheus.io/scrape: "true"
    spec:
      # wait up to five minutes for the drain of connections
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      serviceAccountName: nginx-ingress-serviceaccount
      # ============原来的文件中是没有这个配置的===============
      hostNetwork: true # 表示使用HostPort方式运行，需要增加配置
      # ===========================
      nodeSelector:
        # ==========原来的文件中是没有这个配置的=================
        name: ingress # 表示选择 label为 name: ingress 的节点
        # ===========================
        kubernetes.io/os: linux
      containers:
        - name: nginx-ingress-controller
          image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
          args:
            - /nginx-ingress-controller
            - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
            - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
            - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
            - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
            - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
          securityContext:
            allowPrivilegeEscalation: true
            capabilities:
              drop:
                - ALL
              add:
                - NET_BIND_SERVICE
            # www-data -> 101
            runAsUser: 101
# ...省略...

创建 mandatory 资源

[root@master-kubeadm-k8s ~]# kubectl apply -f mandatory.yaml
namespace/ingress-nginx created
configmap/nginx-configuration created
configmap/tcp-services created
configmap/udp-services created
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole created
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding created
deployment.apps/nginx-ingress-controller created
limitrange/ingress-nginx created

创建 tomcat的 Pod 和Service

编写 tomcat-hostPort.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-deployment
  labels:
    app: tomcat
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat
        ports:
        - containerPort: 8080
---                             # 同一个yaml文件中配置多个资源
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-service
spec:
  ports:
  - port: 80   
    protocol: TCP
    targetPort: 8080
  selector:
    app: tomcat                 # 选择label为 app: tomcat 的Pod

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s hostPort]# kubectl apply -f tomcat-hostPort.yaml
deployment.apps/tomcat-deployment created
service/tomcat-service created

查看资源

# 查看 pods
[root@master-kubeadm-k8s hostPort]# kubectl get pods
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
tomcat-deployment-6b9d6f8547-6ltxl   1/1     Running   0          95s

# 查看 Service
[root@master-kubeadm-k8s hostPort]# kubectl get svc
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP   4d17h
tomcat-service   ClusterIP   10.101.241.112   <none>        80/TCP    7s

创建 Ingress 以及定义转发规则

编写 nginx-ingress.yaml

#ingress
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1   # 版本
kind: Ingress                           # 定义资源类型为 Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress
spec:
  rules:                                # 定义规则
  - host: tomcat.sunny.com              # 匹配的 域名为 tomcat.sunny.com
    http:
      paths:                            # 匹配的路径, 可配置多个规则
      - path: /                         # 表示访问根目录就会被匹配
        backend:
          serviceName: tomcat-service   # 要访问的 Service
          servicePort: 80               # 服务的端口(Service映射)

创建资源

[root@master-kubeadm-k8s hostPort]# kubectl apply -f nginx-ingress.yaml
ingress.extensions/nginx-ingress created

查看ingress

# 可以看到这个ingress对外暴露的域名和端口
[root@master-kubeadm-k8s hostPort]# kubectl get ingress
NAME            HOSTS              ADDRESS   PORTS   AGE
nginx-ingress   tomcat.sunny.com             80      122m

修改 Windows 的Hosts文件

192.168.50.112 tomcat.sunny.com

# 测试能否通信
C:\WINDOWS\system32>ping tomcat.sunny.com

正在 Ping tomcat.sunny.com [192.168.50.112] 具有 32 字节的数据:
来自 192.168.50.112 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64
来自 192.168.50.112 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64

192.168.50.112 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 2，已接收 = 2，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 0ms，最长 = 0ms，平均 = 0ms
Control-C

测试

这里已经访问到 Tomcat了, 只是现在最新的 Tomcat 镜像里都是空的，没有应用，所以访问不到内容！

Test.png

HostPort.png

总结：如果以后想要使用Ingress网络，其实只要定义ingress，service 和 pod 即可，前提是要保证nginx ingress controller已经配置好了。

1.2.2.3 NodePort 与 HostPort 区别

NodePort会在每个集群节点上都开放端口，占用端口资源
HostPort只会在指定的某个节点开放端口，不会有端口资源浪费

四、Kubernetes 网络模型

1、Network

1.1 集群内部通信

1.1.1 同一个 Pod 中的容器通信

1.1.2 集群内 Pod 之间的通信

1.1.3 集群内 Service-Cluster IP

1.2 集群外与集群内通信

1.2.1 Pod访问外部服务

1.2.2 外部服务访问集群中的Pod

1.2.2.1 Service-NodePort

1.2.2.1 Service-LoadBalance

1.2.2.3 NodePort 与 HostPort 区别

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