Kubernetes 最佳实践：映射外部服务

文 / 开发技术推广工程师 Sandeep Dinesh

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://:@ds149763.mlab.com:49763/devmongodb://:@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://:@mongo:/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://:@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。