K8S 最佳实践-映射外部服务

大多数 Kubernetes 用户都有可能用到集群外部的服务。例如,您可能使用 Twillio API 发送短信,或使用 Google Cloud Vision API 进行图像分析。

如果位于不同环境中的应用连接相同的外部端点,并且您不打算将外部服务引入 Kubernetes 集群,那么在代码中直接使用外部服务端点是完全可以的。然而,很多时候情况并非如此。

数据库就是一个很好的例子。虽然一些云原生数据库(如 Cloud Firestore 或 Cloud Spanner)对所有访问均使用一个端点,但大多数数据库对不同实例都有单独的端点。

说到这里,您可能会认为,就查找端点而言,ConfigMap 是个不错的解决方案。只需将端点地址存储在 ConfigMap 中,并将其作为环境变量用于代码中。此解决方案的确有效,但也存在一些缺点。您需要修改部署以包含 ConfigMap 并编写额外的代码以从环境变量中读取。但最重要的是,如果端点地址发生变化,您可能需要重启所有正在运行的容器以获取更新后的端点地址。

在本集的 “Kubernetes 最佳实践” 中,我们会学习如何将 Kubernetes 内置服务发现机制运用于集群外部运行的服务,像使用集群内的服务一样使用外部服务!通过这种方式,您可以在开发环境和生产环境中实现相同的功能,如果您最终将服务移入集群内,则不需要更改任何代码。

场景 1:具有 IP 地址的集群外数据库

其中一个常见场景是在集群外部托管自己的数据库,例如在 Google 计算引擎实例中。如果您在 Kubernetes 内部和外部分别运行一些服务,或者需要在 Kubernetes 允许的基础上获得更多定制或控制,通常可采用上述这种方式。

希望未来某个时候您可以将所有服务都移入集群内,但在此之前将是“内外混用”的状态。幸运的是,您可以使用静态 Kubernetes 服务来缓解上述痛点。

在本例中,我使用 Cloud Launcher 创建了一个 MongoDB 服务器。由于此服务器在与 Kubernetes 集群相同的网络(或 VPC)中创建,因此可以使用高性能的内部 IP 地址访问。在 Google Cloud 中,这是默认设置,因此无需进行任何特殊配置。

现在我们有了 IP 地址,那么第一步就是创建服务:

kind: Service

apiVersion: v1

metadata:

name: mongo

Spec:

type: ClusterIP

ports:

– port: 27017

targetPort: 27017

您可能会注意到此服务没有 Pod 选择器。此操作将创建一个服务,但它不知道往哪里发送流量。这样一来,您可以手动创建一个将从此服务接收流量的 Endpoints 对象。

kind: Endpoints

apiVersion: v1

metadata:

name: mongo

subsets:

– addresses:

– ip: 10.240.0.4

ports:

– port: 27017

您可以看到 Endpoints 手动定义了数据库的 IP 地址,并且使用的名称与服务名称相同。Kubernetes 将 Endpoints 中定义的所有 IP 地址视为与常规 Kubernetes Pod 一样。现在您可以用一个简单的连接字符串访问数据库:

mongodb://mongo

> 根本不需要在代码中使用 IP 地址!如果以后 IP 地址发生变化,您可以为端点更新 IP 地址,而应用无需进行任何更改。

场景 2:具有 URI 的远程托管数据库

如果您使用的是来自第三方的托管数据库服务,它们可能会为您提供可用于连接的统一资源标识符 (URI)。如果它们为您提供 IP 地址,则可以使用场景 1 中的方法。

在本例中,我在 mLab 上托管了两个 MongoDB 数据库。一个是我的开发数据库,另一个是生产数据库。

这些数据库的连接字符串如下所示:

mongodb://<dbuser>:<dbpassword>@ds149763.mlab.com:49763/devmongodb://<dbuser>:<dbpassword>@ds145868.mlab.com:45868/prodmLab

为您提供了动态 URI 和动态端口,您可以看到两者都不同。我们来使用 Kubernetes 基于这些差异创建一个抽象层。在本例中,我们将连接开发数据库。

您可以创建一个 “ExternalName” Kubernetes 服务,此服务为您提供将流量重定向到外部服务的静态 Kubernetes 服务。此服务在内核级别执行简单的 CNAME 重定向,因此对性能的影响非常小。

服务的 YAML 如下所示:

kind: Service

apiVersion: v1

metadata:

name: mongo

spec:

type: ExternalName

externalName: ds149763.mlab.com

现在,您可以使用更简化的连接字符串:

mongodb://<dbuser>:<dbpassword>@mongo:<port>/dev

由于 “ExternalName” 使用 CNAME 重定向,因此无法执行端口重映射。对于使用静态端口的服务来说,这可能不成问题,然而本例中使用的是动态端口。mLab 免费版为您提供了动态端口号,并且不允许更改。这意味着您需要对开发和生产数据库使用其他连接字符串。

但如果您可以获取 IP 地址,就可以执行端口重映射,关于此内容,我将在下一部分进行介绍。

场景 3:具有 URI 和端口重映射功能的远程托管数据库

CNAME 重定向对于每个环境均使用相同端口的服务非常有效,但如果每个环境的不同端点使用不同的端口,CNAME 重定向就略显不足。幸运的是我们可以使用一些基本工具来解决这个问题。

第一步是从 URI 获取 IP 地址。

对 URI 运行 nslookup、hostname 或 ping 命令即可获取数据库的 IP 地址。

您现在可以创建一个重新映射 mLab 端口的服务,并为此 IP 地址创建端点。

kind: Service

apiVersion: v1

metadata:

name: mongo

spec:

ports:

– port: 27017

targetPort: 49763

kind: Endpoints

apiVersion: v1

metadata:

name: mongo

subsets:

– addresses:

– ip: 35.188.8.12

ports:

– port: 49763

注:URI 可以使用 DNS 在多个 IP 地址之间进行负载平衡,因此,如果 IP 地址发生变化,这个方法可能会有风险!如果您通过上述命令获取多个 IP 地址,则可以将所有这些地址都包含在 Endpoints YAML 中,并且 Kubernetes 会在所有 IP 地址之间进行流量的负载平衡。

通过这种方式,您无需指定端口即可连接到远程数据库。Kubernetes 服务重映射端口的过程完全透明!

mongodb://<dbuser>:<dbpassword>@mongo/dev

结论

将外部服务映射到内部服务可让您未来灵活地将这些服务纳入集群,同时最大限度地减少重构工作。即使您今天不打算将服务加入集群,以后可能也会这样做!而且,这样一来,您可以更轻松地管理和了解组织所使用的外部服务。

如果外部服务具有有效域名,并且您不需要重新映射端口,那么使用 “ExternalName” 服务类型将外部服务映射到内部服务十分简便、快捷。如果您没有域名或需要执行端口重映射,只需将 IP 地址添加到端点并使用即可。

来源:谷歌开发者

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