Service

Service概览

Service是一种可以访问 Pod逻辑分组的策略， Service通常是通过 Label Selector访问Pod组。
Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有以下限制：只提供 4 层负载均衡能力，而没有 7 层功能，但有时我们可能需要更多的匹配规则来转发请求，这点上 4 层负载均衡是不支持的
service默认IP类型为主要分为：

ClusterIP：主要是为集群内部提供访问服务的（默认类型）
NodePort：可以被集群外部所访问，访问方式为宿主机：端口号
LoadBalancer:在NodePort的基础上，借助cloud provider(云提供商)创建一个外部负载均衡器并将请求转发到NodePort
ExternalName: 把集群外部的访问引入到集群内部来，在集群内部直接使用，没有任何代理被创建

当Service一旦被创建，Kubernetes就会自动为它分配一个可用的Cluster IP，而且在Service的整个生命周期内，它的Cluster IP不会发生改变，service会通过标签选择器与后端的pod进行连接并被kubo-poxry监控，当后端pod被重建时会通过标签自动加入到对应的service服务中，从而避免失联。

ClusterIp

默认类型，自动分配一个仅Cluster内部可以访问的虚拟IP
service对象创建的同时，会创建同名的endpoints对象，若服务设置了readinessProbe, 当readinessProbe检测失败时，endpoints列表中会剔除掉对应的pod_ip，这样流量就不会分发到健康检测失败的Pod中

ClusterIp演示

[root@master svc]# cat nginx-svc.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-svc
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-svc
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: nginx-svc
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-svc
  type: ClusterIP
[root@master svc]# kubectl create -f nginx-svc.yaml
deployment.apps/nginx-svc created
service/nginx-svc created
[root@master svc]# kubectl get deploy nginx-svc -o wide
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES                          SELECTOR
nginx-svc   3/3     3            3           2m44s   nginx-svc    10.0.0.80:5000/hpa-example:v1   app=nginx-svc
[root@master svc]# kubectl get pod --show-labels 
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-svc-6cf9585495-2tkp9   1/1     Running   0          5m51s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
nginx-svc-6cf9585495-62fps   1/1     Running   0          5m51s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
nginx-svc-6cf9585495-869zh   1/1     Running   0          5m51s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
[root@master svc]# kubectl get pod -o wide
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-svc-6cf9585495-2tkp9   1/1     Running   0          2m52s   10.244.1.52   node1   <none>           <none>
nginx-svc-6cf9585495-62fps   1/1     Running   0          2m52s   10.244.1.54   node1   <none>           <none>
nginx-svc-6cf9585495-869zh   1/1     Running   0          2m52s   10.244.1.53   node1   <none>           <none>
[root@master svc]# kubectl get svc nginx-svc -o wide
NAME        TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
nginx-svc   ClusterIP   10.107.38.65   <none>        80/TCP    3m26s   app=nginx-svc
[root@master svc]# kubectl describe svc nginx-svc
Name:              nginx-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-svc
Type:              ClusterIP
IP Families:       <none>
IP:                10.107.38.65
IPs:               10.107.38.65
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.52:80,10.244.1.53:80,10.244.1.54:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>
## 扩容myblog服务
[root@master svc]# kubectl scale deploy nginx-svc --replicas=4
deployment.apps/nginx-svc scaled
[root@master svc]# kubectl get deploy
NAME         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nfs-pvc      0/0     0            0           8d
[root@master svc]# kubectl get pod --show-labels 
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-svc-6cf9585495-2tkp9   1/1     Running   0          8m25s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
nginx-svc-6cf9585495-62fps   1/1     Running   0          8m25s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
nginx-svc-6cf9585495-869zh   1/1     Running   0          8m25s   app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
nginx-svc-6cf9585495-dqwv2   1/1     Running   0          24s     app=nginx-svc,pod-template-hash=6cf9585495
[root@master svc]# kubectl describe svc nginx-svc 
Name:              nginx-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-svc
Type:              ClusterIP
IP Families:       <none>
IP:                10.107.38.65
IPs:               10.107.38.65
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.52:80,10.244.1.53:80,10.244.1.54:80 + 1 more...
Session Affinity:  None
Events:            <none>
[root@master svc]# kubectl get endpoints nginx-svc 
NAME        ENDPOINTS                                                  AGE
nginx-svc   10.244.1.52:80,10.244.1.53:80,10.244.1.54:80 + 1 more...   10m

服务发现

在k8s集群中，组件之间可以通过定义的Service名称实现通信。
创建svc和deploy

[root@master svc]# cat nginx-svc-01.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-svc-01
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-svc-01
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-svc-01
    spec:
      containers:
      - name: nginx-svc-01
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc-01
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-svc-01
  type: ClusterIP
[root@master svc]# cat nginx-svc-02.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-svc-02
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-svc-02
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-svc-02
    spec:
      containers:
      - name: nginx-svc-02
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc-02
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-svc-02
  type: ClusterIP
[root@master svc]# 
[root@master svc]# kubectl delete -f nginx-svc-02.yaml
deployment.apps "nginx-svc-02" deleted
service "nginx-svc-02" deleted
[root@master svc]# kubectl delete -f nginx-svc-01.yaml
deployment.apps "nginx-svc-01" deleted
service "nginx-svc-01" deleted
[root@master svc]# 
[root@master svc]# cat nginx-svc-01.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-svc-01
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-svc-01
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-svc-01
    spec:
      containers:
      - name: nginx-svc-01
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc-01
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-svc-01
  type: ClusterIP
[root@master svc]# cat nginx-svc-02.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-svc-02
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-svc-02
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-svc-02
    spec:
      containers:
      - name: nginx-svc-02
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc-02
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-svc-02
  type: ClusterIP
[root@master svc]# kubectl create -f nginx-svc-01.yaml
deployment.apps/nginx-svc-01 created
service/nginx-svc-01 created
[root@master svc]# kubectl create -f nginx-svc-02.yaml
deployment.apps/nginx-svc-02 created
service/nginx-svc-02 created
[root@master svc]# kubectl get pod -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz   1/1     Running   0          100s   10.244.1.73   node1   <none>           <none>
nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq   1/1     Running   0          98s    10.244.1.74   node1   <none>           <none>
[root@master svc]# kubectl get svc
NAME              TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP   37d
nginx-svc-01      ClusterIP   10.103.35.104    <none>        80/TCP    47s
nginx-svc-02      ClusterIP   10.108.241.163   <none>        80/TCP    45s

修改pod中的index进行测试

[root@master svc]# kubectl exec -it nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz -- /bin/bash
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# echo "test------svc--01" > /usr/share/nginx/html/index.html 
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# cat /usr/share/nginx/html/index.html
test------svc--01
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# exit
exit
[root@master svc]# kubectl exec -it nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq -- /bin/bash
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# echo "test------svc--02" > /usr/share/nginx/html/index.html  
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# cat /usr/share/nginx/html/index.html
test------svc--02
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# exit
exit
[root@master svc]# kubectl get pod -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz   1/1     Running   0          5m      10.244.1.73   node1   <none>           <none>
nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq   1/1     Running   0          4m58s   10.244.1.74   node1   <none>           <none>
[root@master svc]# curl 10.244.1.73
test------svc--01
[root@master svc]# curl 10.244.1.74
test------svc--02

虽然podip和clusterip都不固定，但是service name是固定的，而且具有完全的跨集群可移植性，因此组件之间调用的同时，完全可以通过service name去通信，这样避免了大量的ip维护成本，使得服务的yaml模板更加简单。
测试在pod中通过service名称调用

[root@master svc]# kubectl exec -it nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz -- /bin/bash
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# curl nginx-svc-01
test------svc--01
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# curl nginx-svc-02
test------svc--02
root@nginx-svc-01-7d486684bf-rvjdz:/# exit
exit
[root@master svc]# kubectl exec -it nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq -- /bin/bash
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# curl nginx-svc-01   
test------svc--01
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# curl nginx-svc-02
test------svc--02

服务发现实现：
CoreDNS是一个Go语言实现的链式插件DNS服务端，是CNCF成员，是一个高性能、易扩展的DNS服务端。

[root@master svc]# kubectl -n kube-system get po -o wide|grep dns
coredns-7f89b7bc75-flxwb          1/1     Running   5          29d    10.244.1.64   node1    <none>           <none>
coredns-7f89b7bc75-l5qp4          1/1     Running   5          29d    10.244.1.63   node1    <none>           <none>
#查看pod的dns解析
[root@master svc]# kubectl exec -it nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq -- /bin/bash
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
root@nginx-svc-02-559dbd94d5-nf7wq:/# exit
exit
#10.96.0.10地址为coredns的server
[root@master svc]#  kubectl -n kube-system get svc|grep dns
kube-dns         ClusterIP   10.96.0.10     <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   37d
#启动pod的时候，会把kube-dns服务的cluster-ip地址注入到pod的resolve解析配置中，同时添加对应的namespace的search域。 因此跨namespace通过service name访问的话，需要添加对应的namespace名称，service_name.namespace
[root@master svc]# kubectl get svc
NAME              TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP   37d
nginx-svc-01      ClusterIP   10.103.35.104    <none>        80/TCP    54m
nginx-svc-02      ClusterIP   10.108.241.163   <none>        80/TCP    54m

NodePort

cluster-ip为虚拟地址，只能在k8s集群内部进行访问，集群外部如果访问内部服务，实现方式之一为使用NodePort方式。NodePort会默认在 30000-32767 ，不指定的会随机使用其中一个。
修改默认端口范围：在/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml文件中添加service-node-port-range=10000-20000

NodePort演示

创建deployment和service

[root@master svc]# cat nginx-nodeport.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-node
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-node
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-node
    spec:
      containers:
      - name: nginx-node
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-node
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx-node
  type: NodePort
[root@master svc]# kubectl create -f nginx-nodeport.yaml 
deployment.apps/nginx-node created
service/nginx-node created

查看service和验证

[root@master svc]# kubectl get pod nginx-node-5d949765cc-67lbz -o wide 
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-node-5d949765cc-67lbz   1/1     Running   0          43s   10.244.2.43   node2   <none>           <none>
[root@master svc]# kubectl get svc|grep node
nginx-node        NodePort    10.97.104.129    <none>        80:30666/TCP   13s
[root@master svc]# kubectl describe svc nginx-node 
Name:                     nginx-node
Namespace:                default
Labels:                   <none>
Annotations:              <none>
Selector:                 app=nginx-node
Type:                     NodePort
IP Families:              <none>
IP:                       10.97.104.129
IPs:                      10.97.104.129
Port:                     <unset>  80/TCP
TargetPort:               80/TCP
NodePort:                 <unset>  30666/TCP
Endpoints:                10.244.2.43:80
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>

浏览器验证

Headless service 无头服务

常规的service服务和无头服务的区别

service：一组Pod访问策略，提供cluster-IP群集之间通讯，还提供负载均衡和服务发现
Headless service 无头服务，不需要cluster-IP，clusterIP为None的service，直接绑定具体的Pod的IP，无头服务经常用于statefulset的有状态部署。

注：server资源默认分配给cluster-IP是为了让客户端能访问。而server还提供了pod之间的相互发现，互相访问资源，他们不需要cluster-IP

无头服务的使用场景

无头服务用于服务发现机制的项目或者中间件，如kafka和zookeeper之间进行leader选举，采用的是实例之间的实例IP通讯。
既然不需要负载均衡，则就不需要Cluster IP，如果没有Cluster IP则kube-proxy 不会处理它们, 并且kubernetes平台也不会给他创建负载均衡。

Service工作原理

kube-proxy运行在每个节点上，监听 API Server 中服务对象的变化，再通过创建流量路由规则来实现网络的转发。参照
有三种模式：

User space, 让 Kube-Proxy 在用户空间监听一个端口，所有的 Service 都转发到这个端口，然后 Kube-Proxy 在内部应用层对其进行转发，所有报文都走一遍用户态，性能不高，k8s v1.2版本后废弃。
Iptables，当前默认模式，完全由 IPtables 来实现，通过各个node节点上的iptables规则来实现service的负载均衡，但是随着service数量的增大，iptables模式由于线性查找匹配、全量更新等特点，其性能会显著下降。
IPVS，与iptables同样基于Netfilter，但是采用的hash表，因此当service数量达到一定规模时，hash查表的速度优势就会显现出来，从而提高service的服务性能。 k8s 1.8版本开始引入，1.11版本开始稳定，需要开启宿主机的ipvs模块。

IPtables模式示意图：

posted @ 2023-07-06 11:00 XIN-0808 阅读(29) 评论(0) 编辑收藏举报

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