kubernetes第五篇service

Service 的概念

Kubernetes Service 定义了这样一种抽象&＃xff1a;一个 Pod 的逻辑分组&＃xff0c;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&＃xff0c;通常是通过 Label Selector

Service能够提供负载均衡的能力&＃xff0c;但是在使用上有以下限制&＃xff1a;

• 只提供 4 层负载均衡能力&＃xff0c;而没有 7 层功能&＃xff0c;但有时我们可能需要更多的匹配规则来转发请求&＃xff0c;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&＃xff1a;默认类型&＃xff0c;自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP

• NodePort&＃xff1a;在 ClusterIP 基础上为 Service 在每台机器上绑定一个端口&＃xff0c;这样就可以通过 : NodePort 来访 问该服务

• LoadBalancer&＃xff1a;在 NodePort 的基础上&＃xff0c;借助 cloud provider 创建一个外部负载均衡器&＃xff0c;并将请求转发 到: NodePort

• ExternalName&＃xff1a;把集群外部的服务引入到集群内部来&＃xff0c;在集群内部直接使用。没有任何类型代理被创建&＃xff0c; 这只有 kubernetes 1.7 或更高版本的 kube-dns 才支持
  

VIP 和 Service 代理

在 Kubernetes 集群中&＃xff0c;每个 Node 运行一个 kube-proxy 进程。 kube-proxy 负责为 Service 实现了一种 VIP&＃xff08;虚拟 IP&＃xff09;的形式&＃xff0c;而不是 ExternalName 的形式。 在 Kubernetes v1.0 版本&＃xff0c;代理完全在 userspace。在 Kubernetes v1.1 版本&＃xff0c;新增了 iptables 代理&＃xff0c;但并不是默认的运行模式。 从 Kubernetes v1.2 起&＃xff0c;默认就是 iptables 代理。 在 Kubernetes v1.8.0-beta.0 中&＃xff0c;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&＃xff0c; Service 是 “4层”&＃xff08;TCP/UDP over IP&＃xff09;概念。 在 Kubernetes v1.1 版本&＃xff0c;新增了 Ingress API&＃xff08;beta 版&＃xff09;&＃xff0c;用来表示 “7层”&＃xff08;HTTP&＃xff09;服务

代理模式的分类

Ⅰ、userspace 代理模式

Ⅱ、iptables 代理模式

Ⅲ、ipvs 代理模式

这种模式&＃xff0c;kube-proxy 会监视 Kubernetes Service 对象和 Endpoints &＃xff0c;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&＃xff0c;以确保 ipvs 状态与期望一 致。访问服务时&＃xff0c;流量将被重定向到其中一个后端 Pod

与 iptables 类似&＃xff0c;ipvs 于 netfilter 的 hook 功能&＃xff0c;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&＃xff0c;并且在同步代理规则时具有更好的性能。此外&＃xff0c;ipvs 为负载均衡算法提供了更 多选项&＃xff0c;例如&＃xff1a;

• rr &＃xff1a;轮询调度
• lc &＃xff1a;最小连接数
• dh &＃xff1a;目标哈希
• sh &＃xff1a;源哈希
• sed &＃xff1a;最短期望延迟
• nq &＃xff1a; 不排队调度
  

ClusterIP

clusterIP 主要在每个 node 节点使用 iptables&＃xff0c;将发向 clusterIP 对应端口的数据&＃xff0c;转发到 kube-proxy 中。然 后 kube-proxy 自己内部实现有负载均衡的方法&＃xff0c;并可以查询到这个 service 下对应 pod 的地址和端口&＃xff0c;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&＃xff0c;主要需要以下几个组件的协同工作&＃xff1a;

• apiserver 用户通过kubectl命令向apiserver发送创建service的命令&＃xff0c;apiserver接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&＃xff0c;这个进程负责感知service&＃xff0c;pod 的变化&＃xff0c;并将变化的信息写入本地的iptables规则中
• iptables 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中

创建 myapp-deploy.yaml 文件

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: myapp-deploynamespace: default
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: myapprelease: stabeltemplate:metadata:labels:app: myapprelease: stabelenv: testspec:containers:- name: myappimage: myapp:v2imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: httpcontainerPort: 80


创建 Service 信息

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: myappnamespace: default
spec:type: ClusterIPselector:app: myapprelease: stabelports:- name: httpport: 80targetPort: 80


Headless Service

有时不需要或不想要负载均衡&＃xff0c;以及单独的 Service IP 。遇到这种情况&＃xff0c;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&＃xff0c; kubeproxy 不会处理它们&＃xff0c;而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由

vim myapp-svc-headless.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: myapp-headlessnamespace: default
spec:selector:app: myappclusterIP: "None"ports:- port: 80targetPort: 80


dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. &＃64;10.96.0.10


NodePort

nodePort 的原理在于在 node 上开了一个端口&＃xff0c;将向该端口的流量导入到 kube-proxy&＃xff0c;然后由 kube-proxy 进 一步到给对应的 pod

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: myappnamespace: default
spec:type: NodePortselector:app: myapprelease: stabelports:- name: httpport: 80targetPort: 80

查询流程

iptables -t nat -nvL
KUBE-NODEPORTS


LoadBalancer

loadBalancer 和 nodePort 其实是同一种方式。区别在于 loadBalancer 比 nodePort 多了一步&＃xff0c;就是可以调用 cloud provider 去创建 LB 来向节点导流

ExternalName

这种类型的 Service 通过返回 CNAME 和它的值&＃xff0c;可以将服务映射到 externalName 字段的内容( 例如&＃xff1a; hub.atguigu.com )。ExternalName Service 是 Service 的特例&＃xff0c;它没有 selector&＃xff0c;也没有定义任何的端口和 Endpoint。相反的&＃xff0c;对于运行在集群外部的服务&＃xff0c;它通过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:name: my-service-1namespace: default
spec:type: ExternalNameexternalName: hub.atguigu.com


当查询主机 my-service.defalut.svc.cluster.local ( SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local )时&＃xff0c;集群的 DNS 服务将返回一个值 my.database.example.com 的 CNAME 记录。访问这个服务的工作方式和其他的相 同&＃xff0c;唯一不同的是重定向发生在 DNS 层&＃xff0c;而且不会进行代理或转发