service 介绍
Kubernetes 之所以需要 Service，一方面是因为 Pod 的 IP 不是固定的，另一方面则是因为一组 Pod 实例之间总会有负载均衡的需求。
service是对一组提供相同功能的 Pods 的抽象，并为它们提供一个统一的入口。借助 Service，应用可以方便的实现服务发现与负载均衡，并实现应用的零宕机升级。
被 selector 选中的 Pod，就称为 Service 的 Endpoints
service作为pods 的入口，通过labelselector找寻到满足label的pods，这样就能把service 与 pods 的对应关系确立。
apiVersion: v1 kind: Service metadata: labels: run: nginx name: nginx namespace: default spec: ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 80 selector: run: nginx
根据上述的service yaml，当pod有着run：nginx的label的时候，就会被service 捕获到； service 的 targetPort 对应着捕获到pod的port
Kubernetes 里的 Service 究竟是如何工作的呢？
实际上，Service 是由 kube-proxy 组件，加上 iptables 来共同实现的。
访问 Service VIP 的 IP 包经过 iptables 处理之后，就已经变成了访问具体某一个后端 Pod 的 IP 包了。不难理解，这些 Endpoints 对应的 iptables 规则，正是 kube-proxy 通过监听 Pod 的变化事件，在宿主机上生成并维护的。
你可能已经听说过，Kubernetes 的 kube-proxy 还支持一种叫作 IPVS 的模式。这又是怎么一回事儿呢？
其实，通过上面的讲解，你可以看到，kube-proxy 通过 iptables 处理 Service 的过程，其实需要在宿主机上设置相当多的 iptables 规则。而且，kube-proxy 还需要在控制循环里不断地刷新这些规则来确保它们始终是正确的。
不难想到，当你的宿主机上有大量 Pod 的时候，成百上千条 iptables 规则不断地被刷新，会大量占用该宿主机的 CPU 资源，甚至会让宿主机“卡”在这个过程中。所以说，一直以来，基于 iptables 的 Service 实现，都是制约 Kubernetes 项目承载更多量级的 Pod 的主要障碍。
而 IPVS 模式的 Service，就是解决这个问题的一个行之有效的方法。
IPVS 模式的工作原理，其实跟 iptables 模式类似。当我们创建了前面的 Service 之后，kube-proxy 首先会在宿主机上创建一个虚拟网卡（叫作：kube-ipvs0），并为它分配 Service VIP 作为 IP 地址。
相比于 iptables，IPVS 在内核中的实现其实也是基于 Netfilter 的 NAT 模式，所以在转发这一层上，理论上 IPVS 并没有显著的性能提升。但是，IPVS 并不需要在宿主机上为每个 Pod 设置 iptables 规则，而是把对这些“规则”的处理放到了内核态，从而极大地降低了维护这些规则的代价。这也正印证了我在前面提到过的，“将重要操作放入内核态”是提高性能的重要手段。
不过需要注意的是，IPVS 模块只负责上述的负载均衡和代理功能。而一个完整的 Service 流程正常工作所需要的包过滤、SNAT 等操作，还是要靠 iptables 来实现。只不过，这些辅助性的 iptables 规则数量有限，也不会随着 Pod 数量的增加而增加。
所以，在大规模集群里，我非常建议你为 kube-proxy 设置–proxy-mode=ipvs 来开启这个功能。它为 Kubernetes 集群规模带来的提升，还是非常巨大的。
ClusterIP 模式的 Service 为你提供的，就是一个 Pod 的稳定的 IP 地址，即 VIP。并且，这里 Pod 和 Service 的关系是可以通过 Label 确定的。
而 Headless Service 为你提供的，则是一个 Pod 的稳定的 DNS 名字，并且，这个名字是可以通过 Pod 名字和 Service 名字拼接出来的。
service 类型
service 有着四种类型：NodePort，LoadBalancer，ClusterIP，ExternalNme
集群内部访问
- ClusterIP：默认方式。根据是否生成ClusterIP又可分为普通Service和Headless Service两类：
- 普通Service：通过为Kubernetes的Service分配一个集群内部可访问的固定虚拟IP（Cluster IP），实现集群内的访问。为最常见的方式。
- Headless Service：该服务不会分配Cluster IP，也不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡。而是通过DNS提供稳定的网络ID来访问，DNS会将headless service的后端直接解析为podIP列表。主要供StatefulSet使用。
从外部访问 Service 的三种方式
- 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 <NodeIP>:NodePort 来访问该服务。如果 kube-proxy 设置了 --nodeport-addresses=10.240.0.0/16（v1.10 支持），那么仅该 NodePort 仅对设置在范围内的 IP 有效。
- LoadBalancer：和nodePort类似，不过除了使用一个Cluster IP和nodePort之外，还会向所使用的公有云申请一个负载均衡器(负载均衡器后端映射到各节点的nodePort)，并将请求转发到 <NodeIP>:NodePort ，实现从集群外通过LB访问服务。
- ExternalName：是 Service 的特例，将服务通过 DNS CNAME 记录方式转发到指定的域名（通过 spec.externlName 设定）。此模式主要面向运行在集群外部的服务，通过它可以将外部服务映射进k8s集群，且具备k8s内服务的一些特征（如具备namespace等属性），来为集群内部提供服务。此模式要求kube-dns的版本为1.7或以上。这种模式和前三种模式（除headless service）最大的不同是重定向依赖的是dns层次，而不是通过kube-proxy。
备注：
- 前3种模式，定义服务的时候通过selector指定服务对应的pods，根据pods的地址创建出endpoints作为服务后端；Endpoints Controller会watch Service以及pod的变化，维护对应的Endpoint信息。kube-proxy根据Service和Endpoint来维护本地的路由规则。当Endpoint发生变化，即Service以及关联的pod发生变化，kube-proxy都会在每个节点上更新iptables，实现一层负载均衡。
- 而ExternalName模式则不指定selector，相应的也就没有port和endpoints。
- ExternalName和ClusterIP中的Headles Service同属于Headless Service的两种情况。Headless Service主要是指不分配Service IP，且不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡的服务。
ClusterIP
ClusterIP 服务是 Kubernetes 的默认服务。
它给你一个集群内的服务，集群内的其它应用都可以访问该服务。
集群外部无法访问它。
ClusterIP 服务的 YAML 文件类似如下：
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-internal-service selector: app: my-app spec: type: ClusterIP ports: - name: http port: 80 targetPort: 80 protocol: TCP
如果 从Internet 没法访问 ClusterIP 服务，那么我们为什么要讨论它呢？那是因为我们可以通过 Kubernetes 的 proxy 模式来访问该服务！
启动 Kubernetes proxy 模式：
$ kubectl proxy --port=8080
这样你可以通过Kubernetes API，使用如下模式来访问这个服务：
http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/<NAMESPACE>/services/<SERVICE-NAME>:<PORT-NAME>/
要访问我们上面定义的服务，你可以使用如下地址：
http://localhost:8080/api/v1/proxy/namespaces/default/services/my-internal-service:http/
何时使用ClusterIP ？
有一些场景下，你得使用 Kubernetes 的 proxy 模式来访问你的服务：
- 由于某些原因，你需要调试你的服务，或者需要直接通过笔记本电脑去访问它们。
- 容许内部通信，展示内部仪表盘等。
这种方式要求我们运行 kubectl 作为一个未认证的用户，因此我们不能用这种方式把服务暴露到 internet 或者在生产环境使用。
NodePort
NodePort 服务是引导外部流量到你的服务的最原始方式。
NodePort，正如这个名字所示，在所有节点（虚拟机）上开放一个特定端口，任何发送到该端口的流量都被转发到对应服务。
NodePort 服务的 YAML 文件类似如下：
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-nodeport-service selector: app: my-app spec: type: NodePort ports: - name: http port: 80 targetPort: 80 nodePort: 30036 protocol: TCP
NodePort 服务是引导外部流量到你的服务的最原始方式。NodePort，正如这个名字所示，在所有节点（虚拟机）上开放一个特定端口，任何发送到该端口的流量都被转发到对应服务。
NodePort 服务主要有两点区别于普通的“ClusterIP”服务。
第一，它的类型是“NodePort”。有一个额外的端口，称为 nodePort，它指定节点上开放的端口值 。如果你不指定这个端口，系统将选择一个随机端口。大多数时候我们应该让 Kubernetes 来选择端口，用户自己来选择可用端口代价太大。
何时使用NodePort ？
这种方法有许多缺点：
- 每个端口只能是一种服务
- 端口范围只能是 30000-32767
- 如果节点/VM 的 IP 地址发生变化，你需要能处理这种情况。
基于以上原因，我不建议在生产环境上用这种方式暴露服务。
如果你运行的服务不要求一直可用，或者对成本比较敏感，你可以使用这种方法。
这样的应用的最佳例子是 demo 应用，或者某些临时应用。
LoadBalancer
LoadBalancer 服务是暴露服务到 internet 的标准方式。在 GKE 上，这种方式会启动一个 Network Load Balancer，它将给你一个单独的 IP 地址，转发所有流量到你的服务。
何时使用LoadBalancer？
如果你想要直接暴露服务，这就是默认方式。所有通往你指定的端口的流量都会被转发到对应的服务。它没有过滤条件，没有路由等。这意味着你几乎可以发送任何种类的流量到该服务，像 HTTP，TCP，UDP，Websocket，gRPC 或其它任意种类。
这个方式的最大缺点是每一个用 LoadBalancer 暴露的服务都会有它自己的 IP 地址，每个用到的 LoadBalancer 都需要付费，这将是非常昂贵的。
Ingress
有别于以上所有例子，Ingress 事实上不是一种服务类型。相反，它处于多个服务的前端，扮演着“智能路由”或者集群入口的角色。
这种全局的、为了代理不同后端 Service 而设置的负载均衡服务，就是 Kubernetes 里的 Ingress 服务。
所以，Ingress 的功能其实很容易理解：所谓 Ingress，就是 Service 的“Service”。
你可以用 Ingress 来做许多不同的事情，各种不同类型的 Ingress 控制器也有不同的能力。默认 ingress 控制器是启动一个 HTTP(S) Load Balancer。它允许你基于路径或者子域名来路由流量到后端服务。
例如，你可以将任何发往域名 foo.yourdomain.com 的流量转到 foo 服务，将路径 yourdomain.com/bar/path 的流量转到 bar 服务。
Ingress 对象的 YAML 文件类似如下：
apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: my-ingress spec: backend: serviceName: other servicePort: 8080 rules: - host: foo.mydomain.com http: paths: - backend: serviceName: foo servicePort: 8080 - host: mydomain.com http: paths: - path: /bar/* backend: serviceName: bar servicePort: 8080
上面这个名叫 yaml 文件中，最值得我们关注的，是 rules 字段。在 Kubernetes 里，这个字段叫作：IngressRule。
IngressRule 的 Key，就叫做：host。它必须是一个标准的域名格式（Fully Qualified Domain Name）的字符串，而不能是 IP 地址。
所谓 Ingress 对象，其实就是 Kubernetes 项目对“反向代理”的一种抽象。
一个 Ingress 对象的主要内容，实际上就是一个“反向代理”服务（比如：Nginx）的配置文件的描述。而这个代理服务对应的转发规则，就是 IngressRule。
何时使用Ingress？
Ingress 可能是暴露服务的最强大方式，但同时也是最复杂的。Ingress 控制器有各种类型，包括 Google Cloud Load Balancer， Nginx，Contour，Istio，等等。它还有各种插件，比如 cert-manager，它可以为你的服务自动提供 SSL 证书。
如果你想要使用同一个 IP 暴露多个服务，这些服务都是使用相同的七层协议（典型如 HTTP），那么Ingress 就是最有用的。
如果你使用本地的 GCP 集成，你只需要为一个负载均衡器付费，且由于 Ingress是“智能”的，你还可以获取各种开箱即用的特性（比如 SSL，认证，路由，等等）。
不指定selector的service
不指定selector，则不会自动创建endpoint，关于这个转发，则有两种方式
- 自定义endpoint：手动创建endpoint ，各组件去寻找endpoint，寻找方式是去找同一个namespace且与service name 一致的endpoint资源
- 在service 配置externalName
kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service namespace: default spec: type: ExternalName externalName: my.database.example.com
该service不会赋予有clusterip，服务访问该service，域名解析返回externalName 参数对应的my.database.example.com
headless service：
即不需要 Cluster IP 的服务，即在创建service的时候，配置spec.clusterIP为None， kube-apiserver则不会分配ip给该service；
headless service包括两种类型
- 不指定 Selectors，但设置 externalName，通过 CNAME 记录处理
- 指定 Selectors，通过 kube-dns 返回endpoint 列表，也就是kube-dns进行负载均衡
ClusterIP 模式的 Service 为你提供的，就是一个 Pod 的稳定的 IP 地址，即 VIP。并且，这里 Pod 和 Service 的关系是可以通过 Label 确定的。
而 Headless Service 为你提供的，则是一个 Pod 的稳定的 DNS 名字，并且，这个名字是可以通过 Pod 名字和 Service 名字拼接出来的。
参考链接：
http://dockone.io/article/4884
