Kubernetes(K8S) 入门进阶实战完整教程-07k8s的Service详解

本章主要介绍kubernetes的流量负载组件Service和Ingress

Service概述

在kubernetes中，Pod是应用程序的载体，我们可以通过Pod的IP来访问应用程序，但是Pod的IP地址不是固定的，这就意味着不方便直接采用Pod的IP对服务进行访问。
为了解决这个问题，kubernetes提供了Service资源，Service会对提供同一个服务的多个Pod进行聚合，并且提供一个统一的入口地址，通过访问Service的入口地址就能访问到后面的Pod服务。
Service在很多情况下只是一个概念，真正起作用的其实是kube-proxy服务进程，每个Node节点上都运行了一个kube-proxy的服务进程。当创建Service的时候会通过API Server向etcd写入创建的Service的信息，而kube-proxy会基于监听的机制发现这种Service的变化，然后它会将最新的Service信息转换为对应的访问规则。

# 10.97.97.97:80 是service提供的访问入口
# 当访问这个入口的时候，可以发现后面有三个pod的服务在等待调用，
# kube-proxy会基于rr（轮询）的策略，将请求分发到其中一个pod上去
# 这个规则会同时在集群内的所有节点上都生成，所以在任何一个节点上访问都可以。
[root@k8s-node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port  Forward Weight ActiveConn InActConn
 TCP 10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80   Masq  1  0  0
  -> 10.244.1.40:80   Masq  1  0  0
  -> 10.244.2.33:80   Masq  1  0  0

kube-proxy目前支持三种工作模式
（1）userspace模式
■ userspace模式下，kube-proxy会为每一个Service创建一个监听端口，发向Cluster IP的请求被iptables规则重定向到kube-proxy监听的端口上，kube-proxy根据LB算法（负载均衡算法）选择一个提供服务的Pod并和其建立连接，以便将请求转发到Pod上。
■ 该模式下，kube-proxy充当了一个四层负载均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理的时候会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率非常低下。

（2）iptables模式
■ iptables模式下，kube-proxy为Service后端的每个Pod创建对应的iptables规则，直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个Pod的IP上。
■ 该模式下kube-proxy不承担四层负载均衡器的角色，只负责创建iptables规则。该模式的优点在于较userspace模式效率更高，但是不能提供灵活的LB策略，当后端Pod不可用的时候无法进行重试。

（3）ipvs模式
ipvs模式和iptables类似，kube-proxy监控Pod的变化并创建相应的ipvs规则。ipvs相对iptables转发效率更高，除此之外，ipvs支持更多的LB算法。
开启ipvs（必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables）：

# 开启ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system  // 然后将mode=""改为mode="ipvs"
kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
# 测试ipvs模块是否开启成功
ipvsadm -Ln

Service资源清单文件介绍

资源清单

apiVersion: v1 # 版本
kind: Service # 类型
metadata: # 元数据
  name: # 资源名称
  namespace: # 命名空间
spec:
  selector: # 标签选择器，用于确定当前Service代理那些Pod
    app: nginx
  type: NodePort # Service的类型，指定Service的访问方式
  clusterIP: # 虚拟服务的IP地址
  sessionAffinity: # session亲和性，支持ClientIP、None两个选项，默认值为None
  ports: # 端口信息
    - port: 8080 # Service端口
      protocol: TCP # 协议
      targetPort : # Pod端口
      nodePort:  # 主机端口

spec.type说明

ClusterIP：默认值，它是kubernetes系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问。
NodePort：将Service通过指定的Node上的端口暴露给外部，通过此方法，就可以在集群外部访问服务。
LoadBalancer：使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，注意此模式需要外部云环境的支持。
ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用。

Service实验-环境准备

在使用Service之前，首先利用Deployment创建出3个Pod，注意要为Pod设置app=nginx-pod的标签。
deployment.yaml文件内容：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

创建deployment
kubectl create -f pc-deployment.yaml
为了方便后面的测试，修改三台Nginx的index.html：
注意：三台的ip地址设置不一致

kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-7trjh -n dev /bin/sh
echo "10.244.2.110" > /usr/share/nginx/html/index.html

ClusterIP类型的Service

创建service-clusterip.yaml文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.96.96.96  # service的ip地址，如果不写，默认会生成一个
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080  # service的端口
    targetPort: 80  # pod的端口

创建并查看service

kubectl create -f service-clusterip.yaml
kubect get svc -n dev

集群内部访问我么你的service服务，查看负载均衡的效果
while true; do curl 10.96.96.96:8080; sleep 3; done;
多次访问，发现轮询的去访问service代理的pod中的Nginx服务
查看service详细信息
kubectl describe svc service-clusterip -n dev
查看ipvs的映射规则
ipvsadm -Ln

TCP  10.96.96.96:8080 rr
  -> 10.244.1.101:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.102:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.110:80              Masq    1      0          0

Endportin（实际中使用的不多）
● Endpoint是kubernetes中的一个资源对象，存储在etcd中，用来记录一个service对应的所有Pod的访问地址，它是根据service配置文件中的selector描述产生的。
● 一个service由一组Pod组成，这些Pod通过Endpoints暴露出来，Endpoints是实现实际服务的端点集合。换言之，service和Pod之间的联系是通过Endpoints实现的

查看endpoint
kubectl get endpoints -n dev -o wide
负载分发策略
● 对Service的访问被分发到了后端的Pod上去，目前kubernetes提供了两种负载分发策略：
○ 如果不定义，默认使用kube-proxy的策略，比如随机、轮询等。
○ 基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个Pod上，这对于传统基于Session的认证项目来说很友好，此模式可以在spec中添加sessionAffinity: ClusterIP选项。
● 查看ipvs的映射规则，rr表示轮询：
修改分发策略

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: ClusterIP
  clusterIP: 10.96.96.96  # service的ip地址，如果不写，默认会生成一个
  sessionAffinity: ClientIP  # 默认值为None
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080  # service的端口
    targetPort: 80  # pod的端口

更新我们的service
kubectl apply -f service-clusterip.yaml
再次访问服务，查看同一个ip是不是访问了同一个pod中的nginx服务
for i in 5 4 3 2 1; do curl 10.96.96.96:8080; sleep 2; done;
发现确实访问了同一个服务，这就是sessionAffinity的效果。
删除service
kubectl delete -f service-clusterip.yaml

HeadLiness类型的Service

概述
在某些场景中，开发人员可能不想使用Service提供的负载均衡功能，而希望自己来控制负载均衡策略，针对这种情况，kubernetes提供了HeadLinesss Service，这类Service不会分配Cluster IP，如果想要访问Service，只能通过Service的域名进行查询。
创建service-headliness.yaml文件，内容如下

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: ClusterIP
  clusterIP: None  # 将clusterIP设置为None, 即可创建headliness service
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 80

创建并查看service

kubectl create -f svc-headliness.yaml

# 获取service，发现clusterIp未分配
kubectl get svc -n dev -o wide

查看域名解析情况

# 查看Pod
kubectl get pod -n dev

# 进入pod
kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-7trjh -n dev /bin/sh

# 在pod中查看解析的配置文件
cat /etc/resolv.conf

通过service的域名进行查询
dig @10.96.0.10 svc-headliness.dev.svc.cluster.local

NodePort类型的Service

概述
在之前的案例中，创建的Service的IP地址只能在集群内部才可以访问，如果希望Service暴露给集群外部使用，那么就需要使用到另外一种类型的Service，称为NodePort类型的Service。NodePort的工作原理就是将Service的端口映射到Node的一个端口上，然后就可以通过NodeIP:NodePort来访问Service了。
创建svc-nodeport.yaml文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort  # Service类型为NodePort
  ports:
  - port: 80  # service端口
    targetPort: 80  # Pod的端口
    nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口（默认取值范围是30000-32767），如果不指定会默认分配

创建并查看service

kubectl create -f svc-nodeport.yaml
kubectl get svc -n dev -o wide

通过浏览器访问我们的nginx服务
http://192.168.10.100:30002

LoadBalancer类型的Service

LoadBalancer和NodePort很相似，目的都是向外部暴露一个端口，区别在于LoadBalancer会在集群的外部再来做一个负载均衡设备，而这个设备需要外部环境的支持，外部服务发送到这个设备上的请求，会被设备负载之后转发到集群中。

ExternalName类型的Service

概述
ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务，它通过externalName属性指定一个服务的地址，然后在集群内部访问此Service就可以访问到外部的服务了。
创建svc-externalname.yaml文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName
  externalName: mayanan.cn

创建service
kubectl create -f svc-externalname.yaml
域名解析
dig @10.96.0.10 svc-externalname.dev.svc.cluster.local

posted @ 2022-06-26 13:28 专职阅读(70) 评论(0) 编辑收藏举报

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