云端技术驾驭DAY15——ClusterIP服务、Ingress服务、Dashboard插件、k8s角色的认证与授权

news2024/9/22 15:33:10

往期回顾：
云端技术驾驭DAY01——云计算底层技术奥秘、云服务器磁盘技术、虚拟化管理、公有云概述
云端技术驾驭DAY02——华为云管理、云主机管理、跳板机配置、制作私有镜像模板
云端技术驾驭DAY03——云主机网站部署、web集群部署、Elasticsearch安装
云端技术驾驭DAY04——Logstash安装部署及插件模块
云端技术驾驭DAY06——容器技术概述、镜像与容器管理、定制简单镜像、容器内安装部署服务
云端技术驾驭DAY07——Dockerfile详解、容器镜像制作、私有仓库
云端技术驾驭DAY08——部署容器服务、Compose微服务管理、harbor仓库部署及管理
云端技术驾驭DAY09——k8s集群安装部署、calico插件部署、计算节点配置管理
云端技术驾驭DAY10——kubectl命令详解、Pod创建过程、Pod的生命周期、定制Pod、资源对象文件
云端技术驾驭DAY11——资源对象文件、Pod自定义命令、多容器Pod、资源监控工具
云端技术驾驭DAY12——Pod调度策略、Pod标签管理、Pod资源配额与限额、全局资源配额与限额策略
云端技术驾驭DAY13——Pod污点、容忍策略、Pod优先级与抢占、容器安全
云端技术驾驭DAY14——存储卷管理、临时卷、持久卷、PV/PVC管理

云端技术驾驭DAY15

  • 服务管理
      • Service
          • 服务原理
          • Cluster IP 服务
      • 对外发布应用
          • 服务类型
          • NodePort服务
          • Ingress服务
          • 配置Ingress规则
  • WEB管理工具
      • Dashboard
          • Dashboard概述
          • Dashboard安装
          • 发布服务
  • 认证与授权
      • ServiceAccount
          • 用户概述
          • 创建ServiceAccount
      • 权限管理
          • 角色与授权
          • RBAC授权

服务管理

Service

服务原理
  • 容器化带来的问题
    • 自动调度：在Pod创建之前，用户无法预知Pod所在的节点以及Pod的IP地址
    • 一个已经存在的Pod在运行过程中，如果出现故障，Pod也会在新的节点使用新的IP进行部署
    • 应用程序访问服务的时候，地址也不能经常变换
    • 多个相同的Pod如何访问它们上面的服务
  • Service就是解决这些问题的方法
  • 服务的自动感知
    • 服务会创建一个cluster IP这个地址对应资源地址，不管Pod如何变化，服务总能找到对应的Pod，且cluster IP保持不变
  • 服务的负载均衡
    • 如果服务后端对应多个Pod，则会通过IPTables/LVS规则将访问的请求最终映射到Pod的容器内部，自动在多个容器间实现负载均衡
  • 服务的自动发现
    • 服务创建时会自动在内部DNS上注册域名
    • 域名：<服务名称>.<名称空间>.svc.cluster.local
Cluster IP 服务
  • Cluster IP 类型
    • 默认的ServiceType，通过集群的内部IP暴露服务，选择该值时服务只能够在集群内部访问
[root@master ~]# vim mysvc.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service                   # 资源对象类型
metadata:
  name: mysvc                   # 资源对象名称
spec:
  ports:
  - port: 80                    # 监听的端口
    protocol: TCP               # 协议
    targetPort: 80              # 后端服务端口
  selector:                     # 选择算符
    app: web                    # Pod标签
  type: ClusterIP               # 服务类型

[root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml 
service/mysvc created
[root@master ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1     <none>        443/TCP   7d19h
mysvc        ClusterIP   10.245.74.82   <none>        80/TCP    7s
  • 服务的自动发现（域名自动注册）
[root@master ~]# dnf -y install bind-utils

[root@master ~]# kubectl -n kube-system get service kube-dns              # 查看 DNS 服务地址
NAME       TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)
kube-dns   ClusterIP   10.245.0.10   <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP

[root@master ~]# host mysvc.default.svc.cluster.local 10.245.0.10         # 域名解析测试
Using domain server:
Name: 10.245.0.10
Address: 10.245.0.10#53
Aliases: 

mysvc.default.svc.cluster.local has address 10.245.74.82

[root@master ~]# vim myweb.yaml            # 创建后端应用
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
  labels:
    app: web                               # 服务靠标签寻找后端
spec:
  containers:
  - name: apache
    image: myos:httpd

[root@master ~]# kubectl apply -f myweb.yaml
pod/web1 created
[root@master ~]# curl 10.245.74.82
Welcome to The Apache.
  • 负载均衡
[root@master ~]# sed 's,web1,web2,' myweb.yaml | kubectl apply -f -
pod/web2 created
[root@master ~]# sed 's,web1,web3,' myweb.yaml | kubectl apply -f -
pod/web3 created
[root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
php_host:       web3
[root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
php_host:       web2
[root@master ~]# curl 10.245.74.82/info.php | grep php_host
php_host:       web1
  • Cluster IP 服务的工作原理
    • kube-proxy是在所有节点上运行的代理。可以实现简单的数据转发，可以设置更新IPTables/LVS规则，在服务创建时，还提供服务地址DNS自动注册与服务发现功能
  • 使用固定IP
    • Cluster IP 是随机分配的，如果想使用固定IP，可以自定义，但IP的范围必须符合服务的CIDR
    • 通过kubectl cluster-info dump | grep -i service-cluster-ip-range查看IP范围
[root@master ~]# vim mysvc.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysvc
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: web
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.245.1.80

[root@master ~]# kubectl delete service mysvc 
service "mysvc" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml 
service/mysvc created
[root@master ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1    <none>        443/TCP   7d20h
mysvc        ClusterIP   10.245.1.80   <none>        80/TCP    7s
  • 端口别名
    • 当两个作为后端的Pod端口号不一样时，可以使用端口别名
[root@master ~]# vim mysvc.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysvc
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: myhttp           # 使用别名查找后端服务端口
  selector:
    app: web
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.245.1.80

[root@master ~]# vim myweb.yaml 
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
  labels:
    app: web
spec:
  containers:
  - name: apache
    image: myos:httpd
    ports:                # 配置端口规范
    - name: myhttp        # 声明端口别名
      protocol: TCP       # 协议
      containerPort: 80   # 端口号

[root@master ~]# kubectl delete service mysvc 
service "mysvc" deleted
[root@master ~]# kubectl apply -f mysvc.yaml 
service/mysvc created
[root@master ~]# kubectl apply -f myweb.yaml 
pod/web1 created
[root@master ~]# curl 10.245.1.80           # 通过别名和指定IP访问成功
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对外发布应用

服务类型
  • 发布服务
    • ClusterIP服务可以解决集群内应用互访的问题，但外部的应用无法访问集群内的资源，某些应用需要访问集群内的资源，我们就需要对外发布服务
  • 服务类型
    • ClusterIP默认类型可以实现Pod的自动感知与负载均衡，是最核心的服务类型，但ClusterIp不能对外发布服务，如果想对外发布服务可以使用NodePort或Ingress
NodePort服务

在这里插入图片描述

  • NortPort概述
    • 使用基于端口映射（默认值：30000-32767）的方式对外发布服务，可以发布任意服务（四层）
  • 服务资源文件
[root@master ~]# vim mysvc1.yaml
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mysvc1
spec:
  type: NodePort           # 指定服务类型
  selector:
    app: web
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    nodePort: 30080        # 可选，不指定则使用随机端口
    targetPort: 80

[root@master ~]# kubectl apply -f mysvc1.yaml
service/mysvc1 created
[root@master ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1      <none>        443/TCP        7d21h
mysvc1       NodePort    10.245.238.47   <none>        80:30080/TCP   6m29s
  • 访问nodePort服务
root@master ~]# curl node-0001:30080
Welcome to The Apache.
[root@master ~]# curl node-0002:30080
Welcome to The Apache.
[root@master ~]# curl node-0003:30080
Welcome to The Apache.
[root@master ~]# curl node-0004:30080
Welcome to The Apache.
[root@master ~]# curl node-0005:30080
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Ingress服务

在这里插入图片描述

  • Ingress概述
    • 使用Ingress控制器（一般由Nginx或HAProxy构成），用来发布http、https服务（七层）
  • Ingress控制器镜像地址：github.com/kubernetes/ingress-nginx
  • Ingress安装
[root@master ingress]# docker load -i ingress.tar.xz           # 导入Ingress镜像
[root@master ingress]# docker images|while read i t _;do       # 上传镜像
> [[ "${t}" == "TAG" ]] && continue
> [[ "${i}" =~ ^"harbor:443/".+ ]] && continue
> docker tag ${i}:${t} harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> docker push harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> docker rmi ${i}:${t} harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> done

[root@master ingress]# sed -ri 's,^(\s*image: )(.*/)?(.+)@.*,\1harbor:443/plugins/\3,' deploy.yaml       # 修改以下三行
458:    image: harbor:443/plugins/controller:v1.5.1
565:    image: harbor:443/plugins/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343
614:    image: harbor:443/plugins/kube-webhook-certgen:v20220916-gd32f8c343

[root@master ingress]# kubectl apply -f deploy.yaml
[root@master ingress]# kubectl label nodes node-0001 ingress-ready="true"       # 通过标签指定在那台机器上发布应用
node/node-0001 labeled
[root@master ~]# kubectl -n ingress-nginx get pods
NAME                                       READY   STATUS      RESTARTS   AGE
ingress-nginx-admission-create-bnk2n       0/1     Completed   0          2m12s
ingress-nginx-admission-patch-jsbxh        0/1     Completed   0          2m12s
ingress-nginx-controller-bbbb5f675-m4tck   1/1     Running     0          2m12s
配置Ingress规则
  • 保证ClusterIP 访问正常
[root@master ~]# kubectl get pods,service
NAME       READY   STATUS    RESTARTS      AGE
pod/web1   1/1     Running   1 (31m ago)   3h52m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1       <none>        443/TCP        8d
service/mysvc        ClusterIP   10.245.1.80      <none>        80/TCP         16m
service/mysvc1       NodePort    10.245.209.208   <none>        80:30080/TCP   3h1m
[root@master ~]# curl 10.245.1.80
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  • 配置规则
    • 资源对象模板：kubectl create ingress mying --class=nginx --rule=nsd.tedu.cn/*=mysvc:80 --dry-run=client -o yaml
[root@master ~]# vim mying.yaml
---
kind: Ingress
apiVersion: networking.k8s.io/v1
metadata:
  name: mying
spec:
  ingressClassName: nginx         # 使用的类名称
  rules:                          # ingress 规则定义
  - host: mying.cn                # 域名定义，可以不写
    http:                         # 协议
      paths:                      # 访问的路径定义
      - path: /                   # 访问的url路径
        pathType: Prefix          # 路径的类型[Exact Prefix]
        backend:                  # 后端服务
          service:                # 服务声明
            name: mysvc           # 服务名称
            port:                 # 端口号声明
              number: 80          # 访问服务的端口号
  • 发布服务
[root@master ~]# kubectl apply -f mying.yaml 
ingress.networking.k8s.io/mying created
[root@master ~]# kubectl get ingress
NAME    CLASS   HOSTS      ADDRESS   PORTS   AGE
mying   nginx   mying.cn             80      12s
[root@master ~]# kubectl get ingress
NAME    CLASS   HOSTS      ADDRESS        PORTS   AGE
mying   nginx   mying.cn   192.168.1.51   80      14m
[root@master ~]# curl -H "Host: mying.cn" http://192.168.1.51
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WEB管理工具

Dashboard

Dashboard概述
  • Dashboard是什么？
    • Dashboard是给予网页的Kubernetes用户界面
    • Dashboard同时展示了Kubernetes集群中的资源状态信息和所有报错信息
    • 可以使用Dashboard将应用部署到集群中，也可以对容器应用排错，还能管理集群资源
    • 地址：github.com/kubernetes/dashboard
Dashboard安装
  • 导入镜像到私有仓库中
[root@master dashboard]# docker load -i dashboard.tar.xz
[root@master dashboard]# docker images|while read i t _;do
> [[ "${t}" == "TAG" ]] && continue
> [[ "${i}" =~ ^"harbor:443/".+ ]] && continue
> docker tag ${i}:${t} harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> docker push harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> docker rmi ${i}:${t} harbor:443/plugins/${i##*/}:${t}
> done
[root@master dashboard]# sed -ri 's,^(\s*image: )(.*/)?(.+),\1harbor:443/plugins/\3,' recommended.yaml
193:    image: harbor:443/plugins/dashboard:v2.7.0
278:    image: harbor:443/plugins/metrics-scraper:v1.0.8
[root@master dashboard]# kubectl apply -f recommended.yaml
[root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get pods
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-66f6f56b59-trznx   1/1     Running   0          28s
kubernetes-dashboard-65ff57f4cf-7dn87        1/1     Running   0          28s
发布服务
  • 导出服务资源文件
[root@master dashboard]# sed -n '30,45p' recommended.yaml > dashboard-svc.yaml
[root@master dashboard]# vim dashboard-svc.yaml 
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  type: NodePort                   # 添加类型，以NodePort形式发布
  ports:
    - port: 443
      nodePort: 30443              # 指定端口
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

[root@master dashboard]# kubectl apply -f dashboard-svc.yaml 
service/kubernetes-dashboard configured
[root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get services
NAME                        TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.245.155.177   <none>        8000/TCP        8m14s
kubernetes-dashboard        NodePort    10.245.210.63    <none>        443:30443/TCP   8m14s
  • 添加监听器，前端端口设置为30443，并监听任意一个节点的30443端口
  • 使用弹性公网IP绑定ELB在这里插入图片描述
  • 发布成功后，通过浏览器访问https://公网IP:30443，出现如下界面即成功
    在这里插入图片描述

认证与授权

ServiceAccount

用户概述
  • 用户认证
    • 所有k8s集群都有两类用户：由k8s管理的服务帐号和普通用户
    • 普通用户是以证书或密钥形式签发，主要用途是认证和鉴权，集群中并不包含用来代表普通用户帐号的对象，普通用户的信息无法调用和查询
    • 服务帐号是Kubernetes API所管理的用户。它们被绑定到特定的名称空间，与一组Secret凭据相关联，供Pod调用以获得相应的授权
创建ServiceAccount
  • 编写ServiceAccout资源对象文件
[root@master dashboard]# vim admin-user.yaml
---
kind: ServiceAccount
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-admin
  namespace: kubernetes-dashboard

[root@master dashboard]# kubectl apply -f admin-user.yaml 
serviceaccount/kube-admin created
[root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard get sa
NAME                   SECRETS   AGE
default                0         30m
kube-admin             0         11s
kubernetes-dashboard   0         30m
  • 创建登陆用token
[root@master dashboard]# kubectl -n kubernetes-dashboard create token kube-admin
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6Im... ...          # 这一串字符就是登陆用的token

在这里插入图片描述

权限管理

角色与授权
  • 如果想访问和管理k8s集群，就要对身份以及权限做验证，k8s支持的鉴权模块有Node、RBAC、ABAC、Webhook API
    • Node：专门对kubelet发出的请求进行鉴权
    • RBAC：是一种基于组织中用户的角色来控制资源使用的方法
    • ABAC：基于属性的访问控制，是一种通过将用户属性与权限组合在一起向用户授权的方法
    • Webhook：是一个HTTP回调
  • 查询集群使用的鉴权方法
[root@master dashboard]# kubectl cluster-info dump | grep authorization-mode
                            "--authorization-mode=Node,RBAC",
RBAC授权
  • RBAC声明了四种k8s对象：
    • Role：用来在某一名称空间内创建授权角色，创建Role时，必须指定所属的名称空间的名字
    • Cluster：可以和Role相同完成授权，但属于集群范围，对所有名称空间有效
    • RoleBinding：是将角色中定义的权限赋予一个或者一组用户，可以使用Role或ClusterRole完成授权
    • ClusterRoleBinding：在集群范围执行授权，对所有名称空间有效，只能使用ClusterRole完成授权
  • 资源对象角色与作用域
资源对象描述作用域
ServiceAccount服务账号，为 Pod 中运行的进程提供了一个身份单一名称空间
Role角色，包含一组代表相关权限的规则单一名称空间
ClusterRole角色，包含一组代表相关权限的规则全集群
RoleBinding将权限赋予用户，Role、ClusterRole 均可使用单一名称空间
ClusterRoleBinding将权限赋予用户，只可以使用 ClusterRole全集群
  • 资源对象权限
createdeletedeletecollectiongetlistpatchupdatewatch
创建删除删除集合获取属性获取列表补丁更新监控
  • 创建自定义角色
# 资源对象模板
[root@master ~]# kubectl -n default create role myrole --resource=pods --verb=get,list --dry-run=client -o yaml
[root@master ~]# kubectl -n default create rolebinding kube-admin-role --role=myrole --serviceaccount=kubernetes-dashboard:kube-admin --dry-run=client -o yaml

[root@master ~]# vim myrole.yaml 
---
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: myrole           # 角色名称
  namespace: default
rules:                   # 规则
- apiGroups:             # 资源对象所属组信息
  - ""                   # 分组信息
  resources:             # 要设置权限的资源对象
  - pods                 # 授权资源对象名称
  verbs:                 # 权限设置
  - get                  # 权限
  - list                 # 权限
  • 给kube-admin赋予普通用户权限
... ...                                     # 接着上面的写
---
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: kube-admin-role                     # 授权策略名称
  namespace: default
roleRef:                                    # 关联权限
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io       # 角色对象组
  kind: Role                                # 角色对象
  name: myrole                              # 角色名称
subjects:                                   # 授权信息
- kind: ServiceAccount                      # 帐号资源对象
  name: kube-admin                          # 帐号名称
  namespace: kubernetes-dashboard           # 帐号所在的名称空间

[root@master dashboard]# kubectl apply -f myrole.yaml
role.rbac.authorization.k8s.io/myrole created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kube-admin-role created
  • 给kube-admin赋予集群管理员权限
... ...
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: kube-admin-role
  namespace: default
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: kube-admin
  namespace: kubernetes-dashboard

[root@master dashboard]# kubectl apply -f myrole.yaml
role.rbac.authorization.k8s.io/myrole created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kube-admin-role created
  • 授予管理员权限后，再次登陆Dashboard可以管理集群信息
    在这里插入图片描述

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