Service介绍
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，这也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节点上都运行着一个kube-proxy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的变动，然后它会将最新的Service信息转换成对应的访问规则。
# 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(ipvs的前提下)，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@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:
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算法选择一个提供服务的Pod并和其建立链接，以将请求转发到Pod上。
该模式下，kube-proxy充当了一个四层负责均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率比较低
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 IP。
该模式下kube-proxy不承担四层负责均衡器的角色，只负责创建iptables规则。该模式的优点是较userspace模式效率更高，但不能提供灵活的LB策略，当后端Pod不可用时也无法进行重试。
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。除此以外，ipvs支持更多的LB算法。
# 此模式必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables # 开启ipvs [root@master modules]# ipvsadm -Ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn # mode模式改成ipvs-->mode="ipvs" [root@master modules]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system configmap/kube-proxy edited # 等待自动重建 [root@master modules]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system pod "kube-proxy-vxflz" deleted pod "kube-proxy-w886d" deleted pod "kube-proxy-xb7kp" deleted [root@master modules]# ipvsadm -Ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 10.96.0.1:443 rr -> 192.168.109.100:6443 Masq 1 0 0 TCP 10.96.0.10:53 rr -> 10.244.0.2:53 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.3:53 Masq 1 0 0 TCP 10.96.0.10:9153 rr -> 10.244.0.2:9153 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.3:9153 Masq 1 0 0 TCP 10.110.157.232:443 rr -> 192.168.109.101:4443 Masq 1 0 0 UDP 10.96.0.10:53 rr -> 10.244.0.2:53 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.3:53 Masq 1 0 0
Service类型
Service的资源清单文件：
kind: Service # 资源类型 apiVersion: v1 # 资源版本 metadata: # 元数据 name: service # 资源名称 namespace: dev # 命名空间 spec: # 描述 selector: # 标签选择器，用于确定当前service代理哪些pod(通过标签获取对应ip，存入ipvs) app: nginx type: # Service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（同一个请求ip到同一个pod） ports: # 端口信息 - protocol: TCP port: 3017 # service端口 targetPort: 5003 # pod端口 nodePort: 31122 # 主机端口
# type: Service类型，指定service的访问方式 - 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支持 - ExternalName： 把集群外部的服务引入集群内部，直接使用
Service使用
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
创建deployment.yaml，内容如下：
apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: pc-deployment namespace: dev spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx-pod template: metadata: labels: app: nginx-pod spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80
# 创建deploy [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f deployment.yaml deployment.apps/pc-deployment created # 查看pod详情 [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS pc-deployment-6d99999569-dxpzt 1/1 Running 0 40s 10.244.2.101 node2 <none> <none> app=nginx-pod,pod-template-hash=6d99999569 pc-deployment-6d99999569-m69zc 1/1 Running 0 40s 10.244.1.71 node1 <none> <none> app=nginx-pod,pod-template-hash=6d99999569 pc-deployment-6d99999569-wk9nz 1/1 Running 0 40s 10.244.2.102 node2 <none> <none> app=nginx-pod,pod-template-hash=6d99999569 # 为了方便后面的测试，修改下三台nginx的index.html页面（三台修改的IP地址不一致） # kubectl exec -it pc-deployment-6d99999569-dxpzt -n dev /bin/sh # echo "10.244.2.101" > /usr/share/nginx/html/index.html # kubectl exec -it pc-deployment-6d99999569-m69zc -n dev /bin/sh # echo "10.244.1.71" > /usr/share/nginx/html/index.html # kubectl exec -it pc-deployment-6d99999569-wk9nz -n dev /bin/sh # echo "10.244.2.102" > /usr/share/nginx/html/index.html # 修改完毕之后，访问测试 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.244.2.101:80 10.244.2.101 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.244.1.71:80 10.244.1.71 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.244.2.102:80 10.244.2.102
ClusterIP类型的Service
它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP，缺点：只能在集群内部访问
创建service-clusterip.yaml文件
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: service-clusterip namespace: dev spec: selector: app: nginx-pod clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址，如果不写，默认会生成一个 type: ClusterIP ports: - port: 80 # Service端口 targetPort: 80 # pod端口
# 创建service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f service-clusterip.yaml service/service-clusterip created # 查看service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get svc -n dev -o wide NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR service-clusterip ClusterIP 10.97.97.97 <none> 80/TCP 17s app=nginx-pod # 查看service的详细信息 # 在这里有一个Endpoints列表，里面就是当前service可以负载到的服务入口 [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl describe svc service-clusterip -n dev Name: service-clusterip Namespace: dev Labels: <none> Annotations: <none> Selector: app=nginx-pod Type: ClusterIP IP Family Policy: SingleStack IP Families: IPv4 IP: 10.97.97.97 IPs: 10.97.97.97 Port: <unset> 80/TCP TargetPort: 80/TCP Endpoints: 10.244.1.71:80,10.244.2.101:80,10.244.2.102:80 Session Affinity: None Events: <none> # 查看ipvs的映射规则 [root@master k8sYamlForCSDN]# 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 -> 10.244.1.71:80 Masq 1 0 0 -> 10.244.2.101:80 Masq 1 0 0 -> 10.244.2.102:80 Masq 1 0 0 # rr->轮询 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.97.97.97:80 10.244.2.102 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.97.97.97:80 10.244.2.101 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.97.97.97:80 10.244.1.71 [root@master k8sYamlForCSDN]# curl 10.97.97.97:80 10.244.2.102
Endpoint
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。换句话说，service和pod之间的联系是通过endpoints实现的。
图片仅仅演示，没有画全
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
- 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，此模式需要在spec中添加
sessionAffinity:ClientIP选项
# 查看ipvs的映射规则【rr 轮询】 [root@master k8sYamlForCSDN]# 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 -> 10.244.1.71:80 Masq 1 0 0 -> 10.244.2.101:80 Masq 1 0 0 -> 10.244.2.102:80 Masq 1 0 0 # 循环访问测试 [root@master k8sYamlForCSDN]# while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 1; done; 10.244.1.71 10.244.2.102 10.244.2.101 10.244.1.71 10.244.2.102 10.244.2.101 # 修改分发策略----sessionAffinity:ClientIP # 查看ipvs规则【persistent 代表持久】 [root@master ~]# ipvsadm -Ln [root@master k8sYamlForCSDN]# 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 persistent 10800 -> 10.244.1.71:80 Masq 1 0 4 -> 10.244.2.101:80 Masq 1 0 4 -> 10.244.2.102:80 Masq 1 0 3 # 循环访问测试 [root@master k8sYamlForCSDN]# while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 1; done; 10.244.2.102 10.244.2.102 10.244.2.102 10.244.2.102 # 删除service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl delete -f service-clusterip.yaml service "service-clusterip" deleted
HeadLiness类型的Service
HeadLiness即无头服务，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HeadLiness 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
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: service-headliness namespace: dev spec: selector: app: nginx-pod clusterIP: None # 将clusterIP设置为None，即可创建headliness Service type: ClusterIP ports: - port: 80 targetPort: 80
# 创建service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f service-headliness.yaml service/service-headliness created # 获取service， 发现CLUSTER-IP未分配 [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get svc service-headliness -n dev NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service-headliness ClusterIP None <none> 80/TCP 38s # 查看service详情 [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl describe svc service-headliness -n dev Name: service-headliness Namespace: dev Labels: <none> Annotations: <none> Selector: app=nginx-pod Type: ClusterIP IP Family Policy: SingleStack IP Families: IPv4 IP: None IPs: None Port: <unset> 80/TCP TargetPort: 80/TCP Endpoints: 10.244.1.71:80,10.244.2.101:80,10.244.2.102:80 Session Affinity: None Events: <none> # 查看域名的解析情况 # 首先查找域名服务器的ip地址 [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl exec -it pc-deployment-6d99999569-dxpzt -n dev /bin/sh # cat /etc/resolv.conf nameserver 10.96.0.10 search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local options ndots:5 # 解析 [root@master k8sYamlForCSDN]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local ... ;; ANSWER SECTION: service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.102 service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.71 service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.101 ...
NodePort类型的Service
在之前的样例中，创建的Service的ip地址只有集群内部才可以访问，如果希望将Service暴露给集群外部使用，那么就要使用到另外一种类型的Service，称为NodePort类型。NodePort的工作原理其实就是将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service-nodeport.yaml
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: service-nodeport namespace: dev spec: selector: app: nginx-pod type: NodePort # service类型 ports: - port: 80 nodePort: 6872 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是：30000-32767), 如果不指定，会默认分配 targetPort: 80
# 创建service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f service-nodeport.yaml service/service-nodeport created # 查看service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get svc service-nodeport -n dev NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service-nodeport NodePort 10.99.95.186 <none> 80:30002/TCP 11s # 接下来可以通过电脑主机的浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口，即可访问到pod
通过NodeIp:NodePort访问会映射到CLUSTER-IP:Port,而CLUSTER-IP:Port又会映射到其中的endpoint里面，而我这里集群有3台node，实际上就是3台node都开启了NodePort对应的端口。所以不论是100:30002，还是101，102，都可以成功访问
192.168.109.100:30002 --->映射到---> 10.99.95.186:80 --->映射+算法---> 对应的pod中 192.168.109.101:30002 --->映射到---> 10.99.95.186:80 --->映射+算法---> 对应的pod中 192.168.109.102:30002 --->映射到---> 10.99.95.186:80 --->映射+算法---> 对应的pod中
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支持的，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
ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务，它通过externalName属性指定外部一个服务的地址，然后在集群内部访问此service就可以访问到外部的服务了。
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: service-externalname namespace: dev spec: type: ExternalName # service类型 externalName: www.baidu.com #改成ip地址也可以
# 创建service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl apply -f service-externalname.yaml service/service-externalname created # 查看service [root@master k8sYamlForCSDN]# kubectl get svc service-externalname -n dev NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service-externalname ExternalName <none> www.baidu.com <none> 34s # 域名解析 [root@master k8sYamlForCSDN]# dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local ...... ;; ANSWER SECTION: service-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME www.baidu.com. www.baidu.com. 30 IN CNAME www.a.shifen.com. www.a.shifen.com. 30 IN A 180.101.49.12 www.a.shifen.com. 30 IN A 180.101.49.11......
