在 Kubernetess 中使用 DNS 和 Headless Service 发现运行中的 Pod

什么是 Headless Service？

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部署 Service时，可以设置三种不同的 ServiceTypes 以指定所需的 Service 类型：

• ClusterIP：仅在集群内部 ip 地址上公开 Service，这也是默认的 ServiceType。

• NodePort：允许通过节点上的静态端口公开 Service。

• LoadBalancer：允许使用云提供商的外部负载均衡器公开 Service 。

为避免请求在单个 IP 地址后面进行负载均衡，当不需要单个 IP 地址时，我们可以通过指定 Cluster IP（spec.clusterIP）的值为 "None" 来创建 Headless Service。Kubernetes 不会为该 Service 分配任何 IP 地址。这种 Service 就称为 Headless Services。

 

 

DNS 解析和 Headless Service

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部署 Service 时，Kubernetes 会为其分配一个 DNS 名称。集群中的其他组件可以使用此名称与 DNS 和上游 Pod 通信。DNS 名称遵循以下命名约定：

在 IP 地址上使用可读名称后，其他组件就不需要分配给 Service 实际 IP 地址。

使用正确的 Pod 选择（selector）配置 Headless Service 时，Kubernetes 将为上游选定的 Pod 创建正确端点记录和 DNS 配置。

对于将连接到 Headless Service 的每个已连接 Pod，也会配置 A 或 AAAA 记录。这样就可以对 Headless Service 执行 DNS 查询，以解析所连接 Pod 的所有 IP 地址。

如何实践？

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假设存在以下问题：Kubernetes 集群中运行着一组有状态的三个 MongoDB Pod。这三个 Pod 共同构成一个 MongoDB 副本集，这是一个高度可用的数据集。

为了能够将控制台应用程序连接到 MongoDB 副本集，我们使用 MongoDB C＃ 驱动程序，同时需要显式定义三个 Pod 的地址。

我们用 Headless Service 解决这个问题。假定 MongoDb Pod 都带有 app=mongodb 标签，该标签可以在 Headless Service 中用于选择 Pod。

我们定义的 Headless Service 资源如下所示：

通过将 clusterIp 设置为 "none"，我们告诉 Kubernetes 将此 Service 视为 Headless Service。由于我们定义了名称和命名空间，因此可以推断出 DNS 名称。我们在集群内部使用 mongodb-headless-service.infrastructure.svc.cluster.local 或 mongodb-headless-service.infrastructure 作为地址与 Service 进行通信。

接下来让我们来执行 DNS 查询，以检索连接 Pod 的 IP 地址。Dns.GetHostAddresses 方法位于 System.Net 命名空间中，可帮助我们执行该 DNS 查询并返回 IP 地址数组。它需要一个主机名或 IP 地址。最后，我们可以使用 MongoDB 创建连接字符串（connection string）。

代码如下：

通过该解决方案，我们可以动态创建连接字符串，其主要优点是，在必须扩展数据库集群时，我们不必手动更改连接字符串。

注意：MongoDB 确实通过 DNS 实现了类似的服务发现过程，只需定义 Headless Service 的 DNS 名称即可，这样我们就不必自己生成连接字符串。

Headless Service

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service 有一个特别的形态就是 Headless Service。service 创建的时候可以指定 clusterIP:None，告诉 K8s 说我不需要 clusterIP（就是刚才所说的集群里面的一个虚拟 IP），然后 K8s 就不会分配给这个 service 一个虚拟 IP 地址，它没有虚拟 IP 地址怎么做到负载均衡以及统一的访问入口呢？

它是这样来操作的：pod 可以直接通过 service_name 用 DNS 的方式解析到所有后端 pod 的 IP 地址，通过 DNS 的 A 记录的方式会解析到所有后端的 Pod 的地址，由客户端选择一个后端的 IP 地址，这个 A 记录会随着 pod 的生命周期变化，返回的 A 记录列表也发生变化，这样就要求客户端应用要从 A 记录把所有 DNS 返回到 A 记录的列表里面 IP 地址中，客户端自己去选择一个合适的地址去访问 pod。