K8s 的负载均衡与配置管理

K8s 如何实现服务注册与发现

  我们一直在说 K8s 具备服务发现以及配置管理的能力，K8s 是如何实现服务的注册与发现，然后如何做到服务的转发、实现负载均衡的。

  其实服务在 K8s 中，也定义了一种资源：Service，Service，顾名思义是一个服务，什么样的服务呢？它是定义了一个服务的多种 pod 的逻辑合集以及一种访问 pod 的策略。

service 的类型有四种：

• ExternalName：创建一个 DNS 别名指向 service name，这样可以防止 service name 发生变化，但需要配合 DNS 插件使用。

• NodePort：基于 ClusterIp，用于为集群外部访问 Service 后面 Pod 提供访问接入端口。

• LoadBalancer：它是基于 NodePort。

• ClusterIP：默认的类型，用于为集群内 Pod 访问时，提供的固定访问地址,默认是自动分配地址,可使用 ClusterIP 关键字指定固定 IP。

从上面讲的 Service，我们可以看到一种场景：所有的微服务在一个局域网内，或者说在一个 K8s 集群下，那么可以通过 Service 用于集群内 Pod 的访问，这就是 Service 默认的一种类型 ClusterIP，ClusterIP 这种的默认会自动分配地址。

  那么问题来了，既然可以通过上面的 ClusterIp 来实现集群内部的服务访问，那么如何注册服务呢？其实 K8s 并没有引入任何的注册中心，使用的就是 K8s 的 kube-dns 组件。然后 K8s 将 Service 的名称当做域名注册到 kube-dns 中，每一个 Service 在 kube-dns 中都有一条 DNS 记录，同时，如果有服务的 ip 更换，kube-dns 自动会同步，对服务来说是不需要改动的。通过 Service 的名称就可以访问其提供的服务。那么问题又来了，如果一个服务的 pod 对应有多个，那么如何实现 LB？其实，最终通过 kube-proxy，实现负载均衡。也就是说 kube-dns 通过 servicename 找到指定 clusterIP，kube-proxy 完成通过 clusterIP 到 PodIP 的过程。

说到这，我们来看下 Service 的服务发现与负载均衡的策略，Service 负载分发策略有两种：

• RoundRobin：轮询模式，即轮询将请求转发到后端的各个 pod 上，其为默认模式。

• SessionAffinity：基于客户端 IP 地址进行会话保持的模式，类似 IP Hash 的方式，来实现服务的负载均衡。

下面写一个很简单的例子：

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: cas-server-service  namespace: defaultspec:  ports:  - name: cas-server01    port: 2000    targetPort: cas-server01  selector:    app: cas-server

可以看到执行 kubectl apply -f service.yaml 后：

root@ubuntu:~$ kubectl get svcNAME                          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)              AGEadmin-web-service             ClusterIP   10.16.129.24    <none>        2001/TCP              84dcas-server-service            ClusterIP   10.16.230.167   <none>        2000/TCP               67dcloud-admin-service-service   ClusterIP   10.16.25.178    <none>        1001/TCP         190d

这样，我们可以看到默认的类型是 ClusterIP，用于为集群内 Pod 访问时，可以先通过域名来解析到多个服务地址信息，然后再通过 LB 策略来选择其中一个作为请求的对象。

K8s 如何处理微服务中常用的配置

  接下来我们看看微服务中场景的居多配置该如何来利用 K8s 实现统一管理。其实，在 K8s 中，定义了一种资源：ConfigMap，我们来看看这种资源。

  ConfigMap，看到这个名字可以理解：它是用于保存配置信息的键值对，可以用来保存单个属性，也可以保存配置文件。对于一些非敏感的信息，比如应用的配置信息，则可以使用 ConfigMap。

创建一个 ConfigMap 有多种方式如下。

1. key-value 字符串创建

kubectl create configmap test-config --from-literal=baseDir=/usr

  上面的命令创建了一个名为 test-config，拥有一条 key 为 baseDir，value 为 "/usr" 的键值对数据。

2. 根据 yml 描述文件创建

apiVersion: v1kind: ConfigMapmetadata:  name: test-configdata:  baseDir: /usr

也可以这样，创建一个 yml 文件，选择不同的环境配置不同的信息：

kind: ConfigMapapiVersion: v1metadata:  name: cas-serverdata:  application.yaml: |-    greeting:      message: Say Hello to the World    ---    spring:      profiles: dev    greeting:      message: Say Hello to the Dev    spring:      profiles: test    greeting:      message: Say Hello to the Test    spring:      profiles: prod    greeting:      message: Say Hello to the Prod

注意点：

• ConfigMap 必须在 Pod 使用其之前创建。

• Pod 只能使用同一个命名空间的 ConfigMap。

  当然，还有其他更多用途，具体可以参考官网(https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/configmap/)。

前面讲述了几种创建 ConfigMap 的方式，其中有一种在 Java 中常常用到：通过创建 yml 文件来实现配置管理。比如：

kind: ConfigMapapiVersion: v1metadata:  name: cas-serverdata:  application.yaml: |-    greeting:      message: Say Hello to the World    ---    spring:      profiles: dev    greeting:      message: Say Hello to the Dev    spring:      profiles: test    greeting:      message: Say Hello to the Test    spring:      profiles: prod    greeting:      message: Say Hello to the Prod

  这样，当我们启动容器时，通过 --spring.profiles.active=dev 来指定当前容器的活跃环境，即可获取 ConfigMap 中对应的配置。是不是感觉跟 Java 中的 Config 配置多个环境的配置有点类似呢？但是，我们不用那么复杂，这些统统可以交给 K8s 来处理。只需要你启动这一命令即可，是不是很简单？