kubernetes-第五篇service

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-02-25 07:06 8阅读 0赞

### 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  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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

### Service 的类型 ###

Service 在 K8s 中有以下四种类型

*  ClusterIp：默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP
 *  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
 *  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
 *  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  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 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

### 代理模式的分类 ###

#### Ⅰ、userspace 代理模式 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

#### Ⅱ、iptables 代理模式 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

#### Ⅲ、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：

*  rr ：轮询调度
 *  lc ：最小连接数
 *  dh ：目标哈希
 *  sh ：源哈希
 *  sed ：最短期望延迟
 *  nq ： 不排队调度  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

### 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  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
为了实现图上的功能，主要需要以下几个组件的协同工作：

*  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
 *  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
 *  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-deploy
     namespace: default
    spec:
     replicas: 3
     selector:
      matchLabels:
       app: myapp
       release: stabel
     template:
      metadata:
       labels:
        app: myapp
        release: stabel
        env: test
      spec:
       containers:
       - name: myapp
         image: myapp:v2
         imagePullPolicy: IfNotPresent
         ports:
          - name: http
            containerPort: 80

**创建 Service 信息**

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
     name: myapp
     namespace: default
    spec:
     type: ClusterIP
     selector:
      app: myapp
      release: stabel
     ports:
      - name: http
        port: 80
        targetPort: 80

### 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 Cluster IP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来创建 Headless Service 。这类 Service 并不会分配 Cluster IP， kubeproxy 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 myapp-svc-headless.yaml**

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
     name: myapp-headless
     namespace: default
    spec:
      selector:
       app: myapp
     clusterIP: "None"
     ports:
     - port: 80
       targetPort: 80

dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

### 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

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
     name: myapp
     namespace: default
    spec:
     type: NodePort
     selector:
      app: myapp
      release: stabel
     ports:
      - name: http
        port: 80
        targetPort: 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，就是可以调用 cloud provider 去创建 LB 来向节点导流  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

### 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

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

当查询主机 my-service.defalut.svc.cluster.local ( SVC\_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local )时，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，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  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230209/b6b57be092ff436189345209a3232352.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230209/b7531d6d97af44eea82437d4221c6727.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230209/d3c9b503f7d44ccc8010d04a07f71c59.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230209/0e6bb9bffc2544aeb87d392d567ca7f7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20230209/4be9df17075f40f0aba94a6e58e13bc8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20230209/d033c84027de4c90a3adef1a51d29211.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25pdWdhbmcwOTIw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20230209/cf3f1073f2b24b97998702a20816ed91.png