K8S service 简单介绍
Service 的概念
Kubernetes Service 定义了这样一种抽象:一个 Pod 的逻辑分组,一种可以访问到它们的策略 -- 通常成为微服务。这一组 Pod 能够被 Service 访问到,通常是通过 Label Selector。
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 的类型
Service 在 K8s 中有以下四种类型
- ClusterIp: 默认类型,自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟IP
- NodePort: 在 ClusterlP 基础上为 Service 在台机器上绑定一个端口,这样就叫以通过:NodePort来访问该服务
- LoadBalancer: 在 NodePort 的基础上,借肋 cloud provider 创建一个外部负载均衡器,将清求转发到:NodePort
- ExternalName: 把集群外部的服务引入到集群内部来,在集群内部直接使用。没有任何类型代理被创建,这只有 kubernetes 1.7 更高版本的 kube-dns 才支持。
IPVS 代理模式
这种模式,kube-proxy 会监视 Kubernetes Service 对象和 Endpoints,调用netlink接口以相应地创建 ipvs 规则并定期与 Kubernetes Service 对象和 Endpoints 对象同步 ipvs 规则,以保持 ipvs 状态与期望一致。访问服务时,流量被重定向到其中一个后端 Pod
与 iptables 类似,ipvs 于 netfilter 的 hook 功能,但使用哈希表作为底层数据结构井在内核空间中工作。这意味着 ipvs 可以更快地重定同流量,且在同步代理规则时具有更好的性能。此外,ipvs 为负载均衡算法捏供了更多选顶,例如:
- rr: 轮询调度
- lc:最小连数数
- dh:目标哈希
- sh:源哈希
- sed:最短期望延迟
- mq:不排队调度
ClusterIP
clusterIP 主要在每个 node 节点使用 ipvs,将发向 clusterIP 对应端口的数据,转发到 kube-proxy中。然后 kube-proxy 自己内部实现有负载均衡的方法,并可以查询到这个 service下对应 pod 的地址和端口,进而把数据转发给对应的 pod 的地址和端口。
为了实现图上的功能,主要需要以下几个组件的协同工作:
- apiserver 用户通过 kubectl命令向 apiserver 发送创建 service 的命令,apiserver收到请求后将数据存储到 etcd 中
- kube-proxy kubernetes 的每个节点中都有一个叫做 kube-porxy 的进程,这个进程负责感知service,pod 的变化,井将变化的信息写入本地的ipvs规则中
- ipvs 使用 NAT 等技术将 virtualIP 的流量转至 endpoint 中
cat myapp-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp-deploy
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: myapp
release: stable
template:
metadata:
labels:
app: myapp
release: stable
env: test
spec:
containers:
- name: myapp
image: wangyanglinux/myapp:v2
imagePullPolicy: IfNotPresent
kubectl apply -f myapp-deploy.yaml
cat myapp-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp
spec:
type: ClusterIP
selector:
app: myapp
release: stable
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 80
kubectl apply -f myapp-service.yaml
kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 14d
myapp ClusterIP 10.101.27.218 <none> 80/TCP 35m
ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
TCP 10.101.27.218:80 rr
-> 10.244.1.24:80 Masq 1 0 0
-> 10.244.1.25:80 Masq 1 0 0
-> 10.244.2.18:80 Masq 1 0 0
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-xqlj8
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-b8p6h
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-7th62
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-xqlj8
Headless Service
有不需要或不想要负载均衡,以及单独的 Service IP。遇到这种情况,可以通过指定 Cluster
IP(spec.clusterIP)的值为 "None" 来创建 Headless Service。这类Service并不会分配Cluster IP,kube-Proxy不会处理它们,而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由。
cat myapp-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp-deploy
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: myapp
release: stable
template:
metadata:
labels:
app: myapp
release: stable
env: test
spec:
containers:
- name: myapp
image: wangyanglinux/myapp:v2
imagePullPolicy: IfNotPresent
kubectl apply -f myapp-deploy.yaml
cat myapp-svc-headless.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp-headless
spec:
clusterIP: "None"
selector:
app: myapp
ports:
- port: 80
targetPort: 80
kubectl apply -f myapp-svc-headless.yaml
# 找到其中一个 coredns 的 ip
kubectl get pod -o wide -n kube-system
# 解析
dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.244.0.21
;; ANSWER SECTION:
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.26
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.19
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.27
NodePort
在 node 上开了一个端口,将向该端口的流量导入 kube-proxy,然后由 kube-proxy进一步到给对应的 pod
cat myapp-svc-nodeport.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp-svc-nodeport
spec:
type: NodePort
selector:
app: myapp
release: stable
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 80
kubectl apply -f myapp-svc-nodeport.yaml
[root@k8s-master01 service]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 15d
myapp-svc-nodeport NodePort 10.100.137.168 <none> 80:32299/TCP 3m41s
[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.205:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.206:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.207:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
ExternalNmae
这种类型的 service 通过返回CNAME和它的值,可以将服务映射到 externalName 字段的内容(例如:hub.atguigu.com)。ExternalNameService 是 Service 的特例,它没有 selector,也没有定义任何的端口和 Endpoint。相反的,对于运行在集群外部的服务,它通过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务。