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Accessing Clusters

本文阐述多种与集群交互的方法。

使用 kubectl 完成集群的第一次访问

当您第一次访问 Kubernetes API 的时候,我们建议您使用 Kubernetes CLI,kubectl

访问集群时,您需要知道集群的地址并且拥有访问的凭证。通常,这些在您通过 Getting started guide 安装集群时都是自动安装好的,或者其他人安装时也应该提供了凭证和集群地址。

通过以下命令检查 kubectl 是否知道集群地址及凭证:

$ kubectl config view

有许多 例子 介绍了如何使用 kubectl,可以在 kubectl手册 中找到更完整的文档。

直接访问 REST API

Kubectl 处理 apiserver 的定位和身份验证。 如果要使用 curl 或 wget 等 http 客户端或浏览器直接访问 REST API,可以通过多种方式查找和验证:

  • 以代理模式运行 kubectl。
    • 推荐此方式。
    • 使用已存储的 apiserver 地址。
    • 使用自签名的证书来验证 apiserver 的身份。杜绝 MITM 攻击。
    • 对 apiserver 进行身份验证。
    • 未来可能会实现智能化的客户端负载均衡和故障恢复。
  • 直接向 http 客户端提供位置和凭据。
    • 可选的方案。
    • 适用于代理可能引起混淆的某些客户端类型。
    • 需要引入根证书到您的浏览器以防止 MITM 攻击。

使用 kubectl 代理

以下命令以反向代理的模式运行kubectl。它处理 apiserver 的定位和验证。 像这样运行:

$ kubectl proxy --port=8080 &

参阅 kubectl proxy 获取更多详细信息。

然后,您可以使用 curl、wget 或浏览器访问 API,如果是 IPv6 则用 [::1] 替换 localhost,如下所示:

$ curl http://localhost:8080/api/
{
  "versions": [
    "v1"
  ]
}

不使用 kubectl 代理

在 Kubernetes 1.3 或更高版本中,kubectl config view 不再显示 token。使用 kubectl describe secret ... 来获取默认服务帐户的 token,如下所示:

grep/cut 方法实现:

$ APISERVER=$(kubectl config view | grep server | cut -f 2- -d ":" | tr -d " ")
$ TOKEN=$(kubectl describe secret $(kubectl get secrets | grep default | cut -f1 -d ' ') | grep -E '^token' | cut -f2 -d':' | tr -d '\t')
$ curl $APISERVER/api --header "Authorization: Bearer $TOKEN" --insecure
{
  "kind": "APIVersions",
  "versions": [
    "v1"
  ],
  "serverAddressByClientCIDRs": [
    {
      "clientCIDR": "0.0.0.0/0",
      "serverAddress": "10.0.1.149:443"
    }
  ]
}

jsonpath 方法实现:

$ APISERVER=$(kubectl config view --minify -o jsonpath='{.clusters[0].cluster.server}')
$ TOKEN=$(kubectl get secret $(kubectl get serviceaccount default -o jsonpath='{.secrets[0].name}') -o jsonpath='{.data.token}' | base64 --decode )
$ curl $APISERVER/api --header "Authorization: Bearer $TOKEN" --insecure
{
  "kind": "APIVersions",
  "versions": [
    "v1"
  ],
  "serverAddressByClientCIDRs": [
    {
      "clientCIDR": "0.0.0.0/0",
      "serverAddress": "10.0.1.149:443"
    }
  ]
}

上面的例子使用了 --insecure 参数,这使得它很容易受到 MITM 攻击。当 kubectl 访问集群时,它使用存储的根证书和客户端证书来访问服务器(这些安装在 ~/.kube 目录中)。由于集群证书通常是自签名的,因此可能需要特殊配置才能让您的 http 客户端使用根证书。

在一些集群中,apiserver 不需要身份验证;它可能只服务于 localhost,或者被防火墙保护,这个没有一定的标准。 配置对 API 的访问 描述了集群管理员如何进行配置。此类方法可能与未来的高可用性支持相冲突。

以编程方式访问 API

Kubernetes 官方提供对 GoPython 的客户端库支持。

Go 客户端

  • 想要获得这个库,请运行命令:go get k8s.io/client-go/<version number>/kubernetes。参阅 https://github.com/kubernetes/client-go 来查看目前支持哪些版本。
  • 基于这个 client-go 客户端库编写应用程序。 请注意,client-go 定义了自己的 API 对象,因此如果需要,请从 client-go 而不是从主存储库导入 API 定义,例如,import "k8s.io/client-go/1.4/pkg/api/v1" 才是对的。

Go 客户端可以像 kubectl CLI 一样使用相同的 kubeconfig 文件 来定位和验证 apiserver。可参阅 示例

如果应用程序以 Pod 的形式部署在集群中,那么请参阅 下一章

Python 客户端

如果想要使用 Python 客户端,请运行命令:pip install kubernetes。参阅 Python Client Library page 以获得更详细的安装参数。

Python 客户端可以像 kubectl CLI 一样使用相同的 kubeconfig 文件 来定位和验证 apiserver,可参阅 示例

其它语言

目前有多个 客户端库 为其它语言提供访问 API 的方法。 参阅其它库的相关文档以获取他们是如何验证的。

从 Pod 中访问 API

当你从 Pod 中访问 API 时,定位和验证 apiserver 会有些许不同。

在 Pod 中定位 apiserver 的推荐方式是通过 kubernetes.default.svc 这个 DNS 名称,该名称将会解析为服务 IP,然后服务 IP 将会路由到 apiserver。

向 apiserver 进行身份验证的推荐方法是使用 服务帐户 凭据。 通过 kube-system,pod 与服务帐户相关联,并且该服务帐户的凭证(token)被放置在该 pod 中每个容器的文件系统中,位于 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token

如果可用,则将证书放入每个容器的文件系统中的 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt,并且应该用于验证 apiserver 的服务证书。

最后,命名空间化的 API 操作所使用的默认命名空间将被放置在每个容器的 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace 文件中。

在 pod 中,建议连接 API 的方法是:

  • 在 pod 的 sidecar 容器中运行 kubectl proxy,或者以后台进程的形式运行。 这将把 Kubernetes API 代理到当前 pod 的 localhost interface,所以 pod 中的所有容器中的进程都能访问它。
  • 使用 Go 客户端库,并使用 rest.InClusterConfig()kubernetes.NewForConfig() 函数创建一个客户端。 他们处理 apiserver 的定位和身份验证。示例

在每种情况下,pod 的凭证都是为了与 apiserver 安全地通信。

访问集群中正在运行的服务

上一节介绍了如何连接 Kubernetes API 服务。本节介绍如何连接到 Kubernetes 集群上运行的其他服务。 在 Kubernetes 中,节点pods服务 都有自己的 IP。 在许多情况下,集群上的节点 IP,pod IP 和某些服务 IP 将无法路由,因此无法从集群外部的计算机(例如桌面计算机)访问它们。

连接的方法

有多种方式可以从集群外部连接节点、pod 和服务:

  • 通过公共 IP 访问服务。
    • 类型为 NodePortLoadBalancer 的服务,集群外部可以访问。 请参阅 服务kubectl expose 文档。
    • 取决于您的集群环境,该服务可能仅暴露给您的公司网络,或者也可能暴露给整个互联网。 请考虑公开该服务是否安全。它是否进行自己的身份验证?
    • 在服务后端放置 pod。要从一组副本中访问一个特定的 pod,例如进行调试,请在 pod 上放置一个唯一的标签,然后创建一个选择此标签的新服务。
    • 在大多数情况下,应用程序开发人员不应该通过其 nodeIP 直接访问节点。
  • 使用 Proxy Verb 访问服务、node 或者 pod。
    • 在访问远程服务之前进行 apiserver 身份验证和授权。 如果服务不能够安全地暴露到互联网,或者服务不能获得节点 IP 端口的访问权限,或者是为了 debug,那么请使用此选项。
    • 代理可能会给一些 web 应用带来问题。
    • 只适用于 HTTP/HTTPS。
    • 更多详细信息在 [这里]。
  • 从集群中的 node 或者 pod 中访问。
    • 运行一个 pod,然后使用 kubectl exec 来连接 pod 里的 shell。 然后从 shell 中连接其它的节点、pod 和服务。
    • 有些集群可能允许您通过 ssh 连接到 node,从那您可能可以访问集群的服务。 这是一个非正式的方式,可能可以运行在个别的集群上。 浏览器和其它一些工具可能没有被安装。集群的 DNS 可能无法使用。

发现内建服务

通常来说,集群中会有 kube-system 创建的一些运行的服务。

通过 kubectl cluster-info 命令获得这些服务列表:

$ kubectl cluster-info

  Kubernetes master is running at https://104.197.5.247
  elasticsearch-logging is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy
  kibana-logging is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/kibana-logging/proxy
  kube-dns is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns/proxy
  grafana is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/monitoring-grafana/proxy
  heapster is running at https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/monitoring-heapster/proxy

这展示了访问每个服务的 proxy-verb URL。 例如,如果集群启动了集群级别的日志(使用 Elasticsearch),并且传递合适的凭证,那么可以通过 https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/ 进行访问。日志也能通过 kubectl 代理获取,例如: http://localhost:8080/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/。 (参阅 上面的内容 来获取如何使用 kubectl 代理来传递凭证)

手动构建 apiserver 代理 URL

如上所述,您可以使用 kubectl cluster-info 命令来获得服务的代理 URL。要创建包含服务端点、后缀和参数的代理 URL,只需添加到服务的代理 URL: http://kubernetes_master_address/api/v1/namespaces/namespace_name/services/service_name[:port_name]/proxy

如果尚未为端口指定名称,则不必在 URL 中指定 *port_name*。

默认情况下,API server 使用 http 代理您的服务。要使用 https,请在服务名称前加上 https:http://kubernetes_master_address/api/v1/namespaces/namespace_name/services/https:service_name:[port_name]/proxy

URL 名称段支持的格式为:

  • <service_name> - 使用 http 代理到默认或未命名的端口
  • <service_name>:<port_name> - 使用 http 代理到指定的端口
  • https:<service_name>: - 使用 https 代理到默认或未命名的端口(注意后面的冒号)
  • https:<service_name>:<port_name> - 使用 https 代理到指定的端口
示例
  • 要访问 Elasticsearch 服务端点 _search?q=user:kimchy,您需要使用:http://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/_search?q=user:kimchy
  • 要访问 Elasticsearch 集群健康信息 _cluster/health?pretty=true,您需要使用:https://104.197.5.247/api/v1/namespaces/kube-system/services/elasticsearch-logging/proxy/_cluster/health?pretty=true

    {
    "cluster_name" : "kubernetes_logging",
    "status" : "yellow",
    "timed_out" : false,
    "number_of_nodes" : 1,
    "number_of_data_nodes" : 1,
    "active_primary_shards" : 5,
    "active_shards" : 5,
    "relocating_shards" : 0,
    "initializing_shards" : 0,
    "unassigned_shards" : 5
    }

使用 web 浏览器访问运行在集群上的服务

您可以在浏览器地址栏中输入 apiserver 代理 URL。但是:

  • Web 浏览器通常不能传递 token,因此您可能需要使用基本(密码)身份验证。Apiserver 可以配置为接受基本身份验证,但您的集群可能未进行配置。
  • 某些 Web 应用程序可能无法运行,尤其是那些使用客户端 javascript 以不知道代理路径前缀的方式构建 URL 的应用程序。

请求重定向

已弃用并删除了重定向功能。请改用代理(见下文)。

多种代理

使用 Kubernetes 时可能会遇到几种不同的代理:

  1. kubectl 代理

    • 在用户的桌面或 pod 中运行
    • 代理从本地主机地址到 Kubernetes apiserver
    • 客户端到代理将使用 HTTP
    • 代理到 apiserver 使用 HTTPS
    • 定位 apiserver
    • 添加身份验证 header
  1. apiserver 代理

    • 内置于 apiserver 中
    • 将集群外部的用户连接到集群 IP,否则这些 IP 可能无法访问
    • 运行在 apiserver 进程中
    • 客户端代理使用 HTTPS(也可配置为 http)
    • 代理将根据可用的信息决定使用 HTTP 或者 HTTPS 代理到目标
    • 可用于访问节点、Pod 或服务
    • 在访问服务时进行负载平衡
  1. kube proxy

    • 运行在每个节点上
    • 代理 UDP 和 TCP
    • 不能代理 HTTP
    • 提供负载均衡
    • 只能用来访问服务
  1. 位于 apiserver 之前的 Proxy/Load-balancer:

    • 存在和实现因集群而异(例如 nginx)
    • 位于所有客户和一个或多个 apiserver 之间
    • 如果有多个 apiserver,则充当负载均衡器
  1. 外部服务上的云负载均衡器:

    • 由一些云提供商提供(例如 AWS ELB,Google Cloud Load Balancer)
    • 当 Kubernetes 服务类型为 LoadBalancer 时自动创建
    • 只使用 UDP/TCP
    • 具体实现因云提供商而异。

除了前两种类型之外,Kubernetes 用户通常不需要担心任何其他问题。集群管理员通常会确保后者的正确配置。


title: 访问集群 weight: 20

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