Lavorare con i servizi Kubernetes: una guida pratica

Cosa sono i servizi Kubernetes?

Kubernetes è una famosa piattaforma open source in grado di distribuire, scalare e gestire automaticamente contenitori di applicazioni. I servizi Kubernetes sono un livello di astrazione che specifica un insieme logico di pod (le più piccole unità distribuibili che possono essere create e gestite in Kubernetes) e la policy con cui accedervi.

Ogni servizio Kubernetes ha un indirizzo IP univoco che rimane costante per tutta la durata del servizio, consentendogli di comunicare con altri servizi. Questo meccanismo semplifica notevolmente la gestione della rete in un sistema complesso e distribuito.

I servizi in Kubernetes sono particolarmente essenziali quando si ha a che fare con l’architettura dei microservizi. Forniscono un mezzo unificato per accedere alla moltitudine di microservizi che compongono un’applicazione. Con questi servizi, gli sviluppatori non devono preoccuparsi delle complessità di rete sottostanti. Possono fare riferimento a un servizio in un’applicazione e consentire a Kubernetes di determinare come connettersi ai pod a cui fa riferimento quel servizio.

Tipi di servizi Kubernetes

Esistono quattro tipi di servizi Kubernetes che puoi utilizzare a seconda delle tue esigenze specifiche:

ClusterIP

ClusterIP è il tipo predefinito del servizio Kubernetes. Fornisce a un servizio un IP interno a cui possono accedere altri servizi nel cluster. Questo tipo è ideale per le applicazioni che dovrebbero essere accessibili solo all’interno del cluster, come i servizi backend interni.

Con ClusterIP puoi distribuire in modo efficiente il traffico di rete tra i pod nella tua applicazione. Tuttavia, non è adatto per servizi a cui è necessario accedere dall’esterno del cluster.

NodePort

Il tipo di servizio NodePort rende un servizio accessibile su una porta statica su ogni nodo del cluster. Kubernetes instrada automaticamente le richieste in entrata sulla NodePort al servizio, anche se provengono dall’esterno del cluster.

NodePort è una scelta appropriata quando è necessario rendere accessibile un servizio specifico dall’esterno, ma non si dispone di un bilanciatore del carico. Tuttavia, la gestione delle porte statiche può diventare complessa man mano che l’applicazione scala.

LoadBalancer

Il tipo di servizio LoadBalancer espone il servizio esternamente utilizzando il sistema di bilanciamento del carico del tuo provider cloud. Il bilanciatore del carico esterno instrada il traffico esterno ai pod di backend, fornendo un singolo punto di accesso per i client esterni.

LoadBalancer è il tipo di servizio più adatto per esporre la tua applicazione al mondo esterno, ma è pensato principalmente per i servizi in esecuzione in un ambiente cloud. Se esegui il cluster Kubernetes in locale, potresti non avere questa opzione.

NomeEsterno

ExternalName è un tipo speciale di servizio a cui non sono assegnati selettori o indirizzi IP. Restituisce invece un record CNAME con il suo valore. È possibile utilizzare questo tipo di servizio per puntare a un servizio esterno all’esterno del cluster.

ExternalName è utile quando hai servizi in esecuzione all’esterno del tuo cluster Kubernetes e desideri che le tue applicazioni all’interno del cluster vi accedano.

Utilizzo dei servizi Kubernetes

Creazione e configurazione di servizi

Creare un servizio in Kubernetes è relativamente semplice. Il primo passo è definire il servizio in un file .yaml o .json. Questo file descriverà il servizio, incluso il nome, il selettore per determinare quali pod verranno esposti da questo servizio e le porte da esporre.

Ecco un esempio di base per un servizio ClusterIP:

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: my-service

spec:

  selector:

    app: MyApp

  ports:

    - protocol: TCP

      port: 80

      targetPort: 9376

In questa configurazione:

• apiVersion, tipo e metadati definire le basi della risorsa.
• spec.selettore corrisponde alle etichette dei pod che vuoi che questo servizio abbia come target.
• porte spec specifica la porta su cui deve servire il servizio.

Per applicare questa configurazione, utilizzare il comando:

kubectl apply -f my-service.yaml

Connessione di servizi con pod

I pod sono l’unità più piccola nel modello a oggetti Kubernetes che crei o distribuisci. Un pod incapsula un contenitore dell’applicazione (o, in alcuni casi, più contenitori), risorse di archiviazione, un IP di rete univoco e opzioni che regolano la modalità di esecuzione dei contenitori.

Servizi e pod sono collegati tramite selettori ed etichette. Un’etichetta è una coppia chiave/valore collegata a oggetti, come i pod, e i selettori vengono utilizzati per selezionare un insieme di oggetti in base alle relative etichette. Quando definisci un servizio, specifichi anche un selettore e questo selettore viene utilizzato per determinare quali pod sono scelti come target dal servizio.

Ecco una semplice definizione di pod che corrisponde al servizio di cui sopra:

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: myapp-pod

  labels:

    app: MyApp

spec:

  containers:

    - name: myapp

      image: myapp:1.0

L’etichetta app: MyApp nel pod corrisponde al selettore nella definizione del servizio, consentendo al servizio di instradare il traffico a questo pod.

Servizi di esposizione

Esporre un servizio significa renderlo accessibile ad altri servizi nello stesso cluster, alle applicazioni in esecuzione sullo stesso cluster o al mondo esterno.

Esistono diversi modi per esporre un servizio in Kubernetes e il metodo migliore dipende dal caso d’uso specifico. Ad esempio, se desideri esporre un servizio ad altri servizi nello stesso cluster, puoi utilizzare un servizio ClusterIP. Se desideri esporre un servizio alle applicazioni in esecuzione sullo stesso cluster, puoi utilizzare un servizio NodePort. E se vuoi esporre un servizio al mondo esterno, puoi utilizzare un servizio LoadBalancer o un Ingress.

Ad esempio, per esporre un servizio NodePort, modificare la definizione del servizio come segue:

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: my-nodeport-service

spec:

  type: NodePort

  selector:

    app: MyApp

  ports:

    - port: 80

      targetPort: 9376

      nodePort: 30007

Questa configurazione espone il servizio sull’IP di ciascun nodo su una porta statica (nodePort). La porta effettiva viene assegnata da Kubernetes se non ne specifichi una.

Dopo aver applicato la configurazione è possibile accedere al servizio esternamente utilizzando :.

Per i servizi LoadBalancer in un ambiente cloud, l’IP esterno viene fornito dal fornitore del cloud.

Best practice per la gestione dei servizi Kubernetes

Esistono diverse best practice da tenere a mente quando si utilizzano i servizi Kubernetes.

Utilizzare etichette e selettori in modo efficace

Etichette e selettori sono strumenti potenti in Kubernetes che ti consentono di organizzare, tenere traccia e selezionare oggetti in base ai metadati. Quando si lavora con i servizi Kubernetes, è fondamentale utilizzare correttamente etichette e selettori.

Le etichette devono essere descrittive e significative, aiutandoti a identificare rapidamente lo scopo del servizio e i relativi pod. I selettori dovrebbero essere utilizzati per indirizzare i pod corretti per ciascun servizio. Questo approccio promuove la chiarezza, riduce gli errori e migliora la manutenibilità dei servizi.

Implementare misure di sicurezza

Assicurati sempre che i tuoi servizi Kubernetes siano sicuri implementando misure come policy di rete, RBAC (controllo degli accessi basato sui ruoli) e contesto di sicurezza.

Le policy di rete limitano il flusso di traffico tra pod e servizi, aggiungendo un ulteriore livello di sicurezza. RBAC garantisce che solo gli utenti autorizzati possano accedere ai tuoi servizi Kubernetes. I contesti di sicurezza governano i privilegi di cui dispongono i pod, impedendo loro di eseguire azioni dannose.

Monitorare e risolvere i problemi

Monitora regolarmente i tuoi servizi Kubernetes per assicurarti che funzionino in modo ottimale. Utilizza strumenti di monitoraggio in grado di fornire informazioni dettagliate sulle prestazioni dei tuoi servizi, come tempi di risposta, tassi di errore e utilizzo delle risorse.

Quando si verificano problemi, potrebbe essere necessaria la risoluzione dei problemi. Acquisisci familiarità con gli strumenti di logging e debug di Kubernetes per diagnosticare e risolvere rapidamente i problemi. Quanto più velocemente riesci a identificare e risolvere i problemi, tanto minore sarà l’impatto che avranno sulla disponibilità e sulle prestazioni della tua applicazione.

Conclusione

In conclusione, i servizi Kubernetes sono una parte fondamentale dell’ecosistema Kubernetes, fornendo un modo robusto e flessibile per gestire la rete in ambienti containerizzati. Astraono la complessità sottostante della rete pod e offrono un’interfaccia coerente per l’accesso e la comunicazione con diverse parti di un’applicazione. Comprendendo e utilizzando i diversi tipi di servizi (ClusterIP, NodePort, LoadBalancer ed ExternalName), gli sviluppatori possono gestire in modo efficace la comunicazione interna ed esterna all’interno delle loro applicazioni.

L’uso efficace dei servizi Kubernetes implica non solo la scelta del giusto tipo di servizio, ma anche la comprensione e l’implementazione delle migliori pratiche. Ciò include l’uso efficace di etichette e selettori per una gestione efficiente dei servizi e dei pod, l’implementazione di misure di sicurezza come policy di rete e RBAC, nonché il monitoraggio e la risoluzione dei problemi regolari per mantenere l’integrità e le prestazioni del servizio.

Poiché Kubernetes continua ad evolversi e ad essere adottato in ambienti diversi, il ruolo dei servizi Kubernetes nella gestione di sistemi complessi e distribuiti diventa sempre più importante. Sfruttando le funzionalità di questi servizi, gli sviluppatori e le organizzazioni possono garantire che le loro applicazioni siano scalabili, resilienti e sicure, soddisfacendo i requisiti dinamici dello sviluppo software moderno.