第九章 Service

2019-09-23

今天距离2020年刚好有一百天，希望在未来的百日里能不负期待

不忘初心，方得始终，

初心易得，始终难守。

一、 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

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

二、 Service 的类型

Service 在 K8s 中有以下四种类型ClusterIp：

①　默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP

②　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

③　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

④　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

svc基础导论

总结

客户端访问节点时通过iptables实现的，

iptables规则是通过kube-proxy写入的，

apiserver通过监控kube-proxy去进行对服务和端点的监控，

kube-proxy通过pod的标签（lables）去判断这个断点信息是否写入到Endpoints里去。

三、 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？

DNS会在很多的客户端里进行缓存，很多服务在访问DNS进行域名解析完成、得到地址后不会对DNS的解析进行清除缓存的操作，所以一旦有他的地址信息后，不管访问几次还是原来的地址信息，导致负载均衡无效。

四、代理模式的分类

1、userspace 代理模式

2、iptables 代理模式

3、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：

①　rr：轮询调度

②　lc：最小连接数

③　dh：目标哈希

④　sh：源哈希

⑤　sed：最短期望延迟

⑥　nq：不排队调度

五、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：

1. 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
2. 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
3. iptables 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中

创建 myapp-deploy.yaml 文件

[root@master manifests]# 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 ports: - name: http containerPort: 80

创建 Service 信息

[root@master manifests]# vim myapp-service.yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp namespace: default spec: type: ClusterIP selector: app: myapp release: stabel ports: - name: http port: 80 targetPort: 80

六、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 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

[root@k8s-master mainfests]# 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 [root@k8s-master mainfests]# dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

七、NodePortnodePort

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

类型 命令 描述 基础命令 create 通过文件名或标准输入创建资源 expose 将一个资源公开为一个新的Service run 在集群中运行一个特定的镜像 set 在对象上设置特定的功能 get 显示一个或多个资源 explain 文档参考资料。 edit 使用默认的编辑器编辑一个资源。 delete 通过文件名、标准输入、资源名称或标签选择器来删除资源。 部署命令 rollout 管理资源的发布 rolling-update 对给定的复制控制器滚动更新 scale 扩容或缩容Pod数量，Deployment、ReplicaSet、RC或Job autoscale 创建一个自动选择扩容或缩容并设置Pod数量 集群管理命令 certificate 修改证书资源 cluster-info 显示集群信息 top 显示资源（CPU/Memory/Storage）使用。需要Heapster运行 cordon 标记节点不可调度 uncordon 标记节点可调度 drain 维护期间排除节点 taint

[root@master manifests]# vim myapp-service.yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp namespace: default spec: type: NodePort selector: app: myapp release: stabel ports: - name: http port: 80 targetPort: 80 查看流程 iptables -t nat -nv LKUBE-NODEPORTS

八、LoadBalancer（了解  ）

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（LB收费）

九、 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

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