K8S之Service

Service

Mr_代码先生

1237人浏览 · 2023-04-01 13:01:13

Mr_代码先生 · 2023-04-01 13:01:13 发布

Headless Service（无头服务）

NodePort

LoadBalancer

ExternalName

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

访问service就可以通过负载均衡访问到对应的pod，并且当pod挂了以后，新创建的pod也会更新到service中去

Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有以下限制：

只能基于ip地址和端口进行请求的转发

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

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

！为何不使用 round-robin DNS？缓存问题

代理模式的分类

I、userspace 代理模式

Client pod 访问 Server pod1，首先要访问到防火墙iptables，防火墙iptables访问到kube-proxy，然后通过kube-proxy进行代理访问到Server pod1

缺点：kube-proxy压力会比较大

II、iptables 代理模式

Client pod 访问 Server pod1，首先要访问到防火墙iptables，防火墙iptables直接访问到Server pod1，同时kube-apiserver会监听kube-proxy实现防火墙iptables端点的更新和维护

优点：减轻了kube-proxy的压力，提高了kube-proxy的稳定性

缺点：防火墙iptables性能不高

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

示例：

service实验讲解：

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

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，即将请求负载均衡到后端的pod

1.创建 myapp-deploy.yaml 文件：vim myapp-deploy.yaml

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: wangyanglinux/myapp:v2
      imagePullPolicy: IfNotPresent #镜像的下载策略，如果有就不下载
      ports:
      - name: http #端口的名称为http
        containerPort: 80 #端口为80

2.创建pod集群

3.创建 Service 信息：vim myapp-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp #service的名称为myapp
  namespace: default #命名空间为default
spec:
  type: ClusterIP 
  selector:
    app: myapp #容器的app、release与这里的相等，那么容器就可以通过这个Service访问
    release: stabel
ports:
- name: http #端口名称为http
  port: 80 #service的端口
  targetPort: 80 #后端pod实际的端口

4.创建service

Headless Service（无头服务）

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 ClusterIP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来创建 Headless Service 。这类 Service 并不会分配 Cluster IP， kube-proxy 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

示例：

1.创建一个Headless Service：vim myapp-svc-headless.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-headless
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: myapp
  clusterIP: "None" #指定为None，表示Service就是无头服务
ports:
- port: 80
targetPort: 80

2.查看Headless Service

3.解析Headless Service

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 进一步给到对应的 pod（这里指的iptables模式）

示例：

1.创建一个Service：vim nodeport.yaml

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

流程：从外部通过30175端口访问到service服务，service会把请求转发到绑定到该service的pod上，其中30175端口是基于NodePort模式的service在K8s每个节点上开放了一个30175端口供外部访问

注意：pod可以同时绑定到多种类型的service

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

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

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 hub.atguigu.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

示例1：

1.创建ex.yaml文件：vim ex.yaml

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

2.创建Service

3.解析service域名

示例2：

1.编辑external_name.yaml文件如下：

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: dev

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: search
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName
  externalName: www.baidu.com

2.使用如下命令创建资源：

[root@master service]# kubectl apply -f external_name.yaml
namespace/dev created
service/search created
[root@master service]#

3.查看资源下：

[root@master service]# kubectl get service -n dev
NAME     TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP     PORT(S)   AGE
search   ExternalName   <none>       www.baidu.com   <none>    11s
[root@master service]#

4.此时，在集群内部的pod中就可以通过 search.dev.svc.cluster.local 访问www.baidu.com了
下面验证一下，首先登录一个pod查看 /etc/resolve.conf

[root@master service]# dig @10.96.0.10 search.dev.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-26.P2.el7_9.9 <<>> @10.96.0.10 search.dev.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 62861
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 4, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;search.dev.svc.cluster.local.  IN      A

;; ANSWER SECTION:
search.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       110.242.68.3
www.a.shifen.com.       30      IN      A       110.242.68.4

;; Query time: 5 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Apr 06 23:48:14 CST 2022
;; MSG SIZE  rcvd: 219

[root@master service]#

5.使用dig命令验证：

[root@master service]# dig @10.96.0.10 search.dev.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-26.P2.el7_9.9 <<>> @10.96.0.10 search.dev.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 62861
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 4, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;search.dev.svc.cluster.local.  IN      A

;; ANSWER SECTION:
search.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       110.242.68.3
www.a.shifen.com.       30      IN      A       110.242.68.4

;; Query time: 5 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Apr 06 23:48:14 CST 2022
;; MSG SIZE  rcvd: 219

[root@master service]#

6.使用如下命令可以删除资源：

[root@master service]# kubectl delete -f external_name.yaml
namespace "dev" deleted
service "search" deleted
[root@master service]#

K8S/Kubernetes

K8S/Kubernetes社区为您提供最前沿的新闻资讯和知识内容

更多推荐

【深度】阿里巴巴万级规模 K8s 集群全局高可用体系之美

作者 | 韩堂、柘远、沉醉来源 | 阿里巴巴云原生公众号前言台湾作家林清玄在接受记者采访的时候，如此评价自己 30 多年写作生涯：“第一个十年我才华横溢，‘贼光闪现’，令周边黯然失色；第二个十年，我终于‘宝光现形’，不再去抢风头，反而与身边的美丽相得益彰；进入第三个十年，繁华落尽见真醇，我进入了‘醇光初现’的阶段，真正体味到了境界之美”。长夜有穷，真水无香。领略过了 K8s“身在江

K8S/Kubernetes

如何基于 K8s 构建下一代 DevOps 平台？

作者 | 孙健波（天元）导读：当前云原生 DevOps 体系现状如何？面临哪些挑战？如何通过 OAM 解决云原生 DevOps 场景下的诸多问题？云原生开发应用模型 OAM(Open Application Model) 社区核心成员孙健波将为大家一一解答，并分享如何基于 OAM 和 Kubernetes 打造无限能力的下一代 DevOps 平台。什么是 DevOps？为什么基于 Kub