Kubernetes教程-Service

第九章 Service

一、Service 的概念

Kubernetes Service定义了这样一种抽象：一个Pod的逻辑分组，一种可以访问它们的策略 —— 通常称为微服务。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

二、Service 的类型

Service 在 K8s 中有以下四种类型ClusterIp：

①　默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP

②　NodePort：在 ClusterIP 基础上为 Service 在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过:NodePort 来访问该服务

③　LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，借助 cloud provider 创建一个外部负载均衡器，并将请求转发到: NodePort

④　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 或更高版本的 kube-dns 才支持

svc基础导论

总结

客户端访问节点时通过iptables实现的，

iptables规则是通过kube-proxy写入的，

apiserver通过监控kube-proxy去进行对服务和端点的监控，

kube-proxy通过pod的标签（lables）去判断这个断点信息是否写入到Endpoints里去。

三、VIP 和 Service 代理

在 Kubernetes 集群中，每个 Node 运行一个kube-proxy进程。kube-proxy负责为Service实现了一种VIP（虚拟 IP）的形式，而不是ExternalName的形式。在 Kubernetes v1.0 版本，代理完全在 userspace。在Kubernetes v1.1 版本，新增了 iptables 代理，但并不是默认的运行模式。从 Kubernetes v1.2 起，默认就是iptables 代理。在 Kubernetes v1.8.0-beta.0 中，添加了 ipvs 代理

在 Kubernetes 1.14 版本开始默认使用ipvs 代理

在 Kubernetes v1.0 版本，Service是 “4层”（TCP/UDP over IP）概念。在 Kubernetes v1.1 版本，新增了Ingress API（beta 版），用来表示 “7层”（HTTP）服务

为何不使用 round-robin DNS？

DNS会在很多的客户端里进行缓存，很多服务在访问DNS进行域名解析完成、得到地址后不会对DNS的解析进行清除缓存的操作，所以一旦有他的地址信息后，不管访问几次还是原来的地址信息，导致负载均衡无效。

四、代理模式的分类

1、userspace 代理模式

 

2、iptables 代理模式

 

3、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，以确保 ipvs 状态与期望一致。访问服务时，流量将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并在内核空间中工作。这意味着 ipvs 可以更快地重定向流量，并且在同步代理规则时具有更好的性能。此外，ipvs 为负载均衡算法提供了更多选项，例如：

①　rr：轮询调度

②　lc：最小连接数

③　dh：目标哈希

④　sh：源哈希

⑤　sed：最短期望延迟

⑥　nq：不排队调度

 

[root@k8s-master01 ~]# ipvsadm -Ln   #查看ipvs模块

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc

 

五、ClusterIP

clusterIP 主要在每个 node 节点使用 iptables，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：

1. apiserver 用户通过kubectl命令向apiserver发送创建service的命令，apiserver接收到请求后将数据存储到etcd中
2. 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，并将变化的信息写入本地的iptables规则中
3. iptables 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中

deployment标签（labels）匹配相关知识：spec.selector.matchLables与spec.template.metadata.lables

• 在 kind: Deployment 中必须写spec.selector.matchLabels
• 在定义pod模板时，必须定义spec.template.metadata.lables，因为spec.selector.matchLabels是必须字段，而它又必须和spec.template.metadata.lables的键值一致。
• spec.template.metadata.lables里面定义的内容，会应用到spec.template.spec下定义的所有pod副本中，在spec.template.spec.containers里面不能定义labels标签

创建 svc-deploy.yaml 文件

#vim svc-deploy.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:   #匹配下面template定义pod的信息
      app: myapp
      release: stabel
  template:     #定义pod的模版信息
    metadata:
      labels:   #定义pod匹配的信息
        app: myapp
        release: stabel
        env: test
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: hub.atguigu.com/library/nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80

#kubectl apply -f svc-deploy.yaml

通过pod的ip直接访问

 创建 Service 信息

#vim svc-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  selector:    #找到上面的deployment的spec.selector.matchLabels，也就是上面pod里面定义的模版里面的template.metadata.labels信息
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

#kubectl create -f svc-service.yaml
#kubectl get service
#curl 10.110.14.9

 通过service的ip可以访问，通过服务名也可以访问

 

#ipvsadm -Ln   #看service和deployment之间的ip对应关系

#kubectl delete -f svc-service.yaml    #删除指定的service

六、Headless Service

有时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 ClusterIP(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。

#vim svc-headless.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-headless
  namespace: default
spec:
  selector:       #找到上面的deployment的spec.selector.matchLabels，也就是上面pod里面定义的模版里面的template.metadata.labels信息
    app: myapp
  clusterIP: "None"
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

#kubectl create -f svc-headless.yaml

 

  

没有IP地址

 

#yum -y install bind-utils   #安装dig命令
#kubectl get pod -n kube-system -o wide   #获取dns的地址信息

#dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.244.0.4   #进dns里，查看A记录的解析

 查看 myapp-headless 里面的ip地址。依然可以通过ip地址进行访问。

七、NodePort

NodePort的原理在于在 node 上开了一个端口，将向该端口的流量导入到 kube-proxy，然后由 kube-proxy 进一步到给对应的 pod。把内部端口暴露出来，通过主机的ip+端口的方式可以被外部访问。

#vim nodeport-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mynode
  namespace: default
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: myapp        #找到上面的deployment的spec.selector.matchLabels，也就是上面pod里面定义的模版里面的template.metadata.labels信息
    release: stabel
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80


#kubectl create -f nodeport-service.yaml

#kubectl get svc

 浏览器输入master的ip+端口30195就可以访问了。http://192.168.4.86:30195/，同理87，88也可以访问。

 

#netstat -anpt | grep :30195   #每台机器都能执行

 

 

[root@k8s-master01 ~]#ipvadm -Ln   #每台机器都可以执行查找30195端口的本机ip和port

 

八、LoadBalancer（了解  ） 

loadBalancer 和 nodePort 其实是同一种方式。区别在于 loadBalancer 比 nodePort 多了一步，就是可以调用cloud provider 去创建 LB 来向节点导流（LB收费）

九、ExternalName

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 )。ExternalName Service 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

#vim externalname.yaml

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service-1
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: hub.atguigu.com  #外部访问域名

#kubectl create -f externalname.yaml
#kubectl get svc

当查询主机 my-service-1.default.svc.cluster.local ( SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local )时，集群的DNS 服务将返回一个值 hub.atguigu.com 的 CNAME 记录。访问这个服务的工作方式和其他的相同，唯一不同的是重定向发生在 DNS 层，而且不会进行代理或转发

#dig -t A my-service-1.default.svc.cluster.local @10.244.0.4