K8s的Service详解（九）

1 Service介绍● 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P

沉泽·

1267人浏览 · 2021-11-15 18:14:47

沉泽· · 2021-11-15 18:14:47 发布

1 Service介绍

● 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。
在这里插入图片描述
● 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节点上都运行了一个kube-proxy的服务进程。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的变化，然后它会将最新的Service信息转换为对应的访问规则。
在这里插入图片描述

# 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，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@k8s-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（负载均衡算法）选择一个提供服务的Pod并和其建立连接，以便将请求转发到Pod上。
■
该模式下，kube-proxy充当了一个四层负载均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理的时候会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率非常低下。

○ 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的IP上。
■ 该模式下kube-proxy不承担四层负载均衡器的角色，只负责创建iptables规则。该模式的优点在于较userspace模式效率更高，但是不能提供灵活的LB策略，当后端Pod不可用的时候无法进行重试。

○ 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，除此之外，ipvs支持更多的LB算法。

开启ipvs（必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables）：

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

在这里插入图片描述
kube-proxy本身就是一个kubenaties的系统资源

为了是我们设置的ipvs生效，我们需要将kube-proxy删除使其重新创建

kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

在这里插入图片描述

# 测试ipvs模块是否开启成功
ipvsadm -Ln

在这里插入图片描述

2 Service类型

● Service的资源清单：

apiVersion: v1 # 版本
kind: Service # 类型
metadata: # 元数据
  name: # 资源名称
  namespace: # 命名空间
spec:
  selector: # 标签选择器，用于确定当前Service代理那些Pod
    app: nginx
  type: NodePort # Service的类型，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，默认值为None
  ports: # 端口信息
    - port: 8080 # Service端口
      protocol: TCP # 协议
      targetPort : # Pod端口
      nodePort:  # 主机端口

spec.type的说明：

● 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。集群内访问表示工作负载暴露给同一集群内其他工作负载访问的方式，可以通过“集群内部域名”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。节点访问 ( NodePort )是指在每个节点的IP上开放一个静态端口，通过静态端口对外暴露服务。节点访问 ( NodePort )会路由到ClusterIP服务，这个ClusterIP服务会自动创建。通过请求:，可以从集群的外部访问一个NodePort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的支持。负载均衡( LoadBalancer )可以通过弹性负载均衡从公网访问到工作负载，与弹性IP方式相比提供了高可靠的保障，一般用于系统中需要暴露到公网的服务。
● ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用。

3 Service使用

3.1 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文件，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:1.17.1
          ports:
            - containerPort: 80

创建Deployment：

kubectl create -f deployment.yaml

在这里插入图片描述
查看Pod信息：

kubectl get pod -n dev -o wide --show-labels

在这里插入图片描述
为了方便后面的测试，修改三台Nginx的index.html：

kubectl exec -it  pc-deployment-7d7dd5499b-59qkm -c nginx -n dev /bin/sh

echo "10.244.1.30" > /usr/share/nginx/html/index.html

kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-fwpgx -c nginx -n dev /bin/sh

echo "10.244.1.31" > /usr/share/nginx/html/index.html

kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-nb6sv -c nginx -n dev /bin/sh

echo "10.244.2.67" > /usr/share/nginx/html/index.html

● 修改完毕之后，测试访问：

curl 10.244.1.30

curl 10.244.1.31

curl 10.244.2.67

在这里插入图片描述

3.2 ClusterIP类型的Service

3.2.1 创建Service

创建service-clusterip.yaml文件，内容如下：

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的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

创建Service：

kubectl create -f service-clusterip.yaml

3.2.2 查看Service

● 查看Service：

kubectl get svc -n dev -o wide

在这里插入图片描述

3.2.3 查看Service的详细信息

● 查看Service的详细信息：

kubectl describe svc service-clusterip -n dev

在这里插入图片描述

3.2.4 查看ipvs的映射规则

查看ipvs的映射规则：

ipvsadm -Ln

在这里插入图片描述

3.2.5 访问10.97.97.97:80，观察效果

访问10.97.97.97:80，观察效果：

curl 10.97.97.97:80

在这里插入图片描述

3.2.6 Endpoint（实际中使用的不多）

● 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配置文件中的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。换言之，service和Pod之间的联系是通过Endpoints实现的。

在这里插入图片描述
● 查看Endpoint：

kubectl get endpoints -n dev -o wide

在这里插入图片描述

3.2.7 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、轮询等。
○
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，这对于传统基于Session的认证项目来说很友好，此模式可以在spec中添加sessionAffinity:
ClusterIP选项。

● 查看ipvs的映射规则，rr表示轮询：

ipvsadm -Ln

在这里插入图片描述
循环测试访问：

while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;

在这里插入图片描述
修改分发策略：

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
  sessionAffinity: ClientIP # 修改分发策略为基于客户端地址的会话保持模式
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

kubectl apply -f service-clusterip.yaml

在这里插入图片描述
循环测试访问：

while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;

在这里插入图片描述

3.2.8 删除Service

删除Service：

kubectl delete -f service-clusterip.yaml

3.3 HeadLiness类型的Service

3.3.1 概述

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HeadLinesss 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。

3.3.2 创建Service

创建service-headliness.yaml文件，内容如下：

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 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

创建Service：

kubectl create -f service-headliness.yaml

3.3.3 查看Service

查看Service：

kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide

在这里插入图片描述

3.3.4 查看Service详情

查看Service详情：

kubectl describe svc service-headliness -n dev

在这里插入图片描述

3.3.5 查看域名解析情况

查看Pod：

kubectl get pod -n dev

在这里插入图片描述
● 进入Pod中，执行cat /etc/resolv.conf命令：

kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-59qkm -n dev /bin/sh

cat /etc/resolv.conf

在这里插入图片描述

3.3.6 通过Service的域名进行查询

● 通过Service的域名进行查询：

dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local

3.4 NodePort类型的Service

3.4.1 概述

● 在之前的案例中，创建的Service的IP地址只能在集群内部才可以访问，如果希望Service暴露给集群外部使用，那么就需要使用到另外一种类型的Service，称为NodePort类型的Service。NodePort的工作原理就是将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。
在这里插入图片描述

3.4.2 创建Service

创建service-nodeport.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # Service类型为NodePort
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口
      nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口（默认取值范围是30000~32767），如果不指定，会默认分配

创建Service：

kubectl create -f service-nodeport.yaml

3.4.3 查看Service

查看Service：

kubectl get svc service-nodeport -n dev -o wide

在这里插入图片描述

3.4.4 访问

● 通过浏览器访问：http://192.168.18.100:30002/即可访问对应的Pod。

3.5 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的支持，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。

在这里插入图片描述

3.6 ExternalName类型的Service

3.6.1 概述

● ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务，它通过externalName属性指定一个服务的地址，然后在集群内部访问此Service就可以访问到外部的服务了。

在这里插入图片描述

3.6.2 创建Service

● 创建service-externalname.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName # Service类型为ExternalName
  externalName: www.baidu.com # 改成IP地址也可以

创建Service：

kubectl create -f service-externalname.yaml

3.6.3 域名解析

域名解析：

dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local

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