Kubernetes的Service详解（一）_kubernetes service-优快云博客

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 节点上都运行着一个kube-proxy 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 的变动，然后 它会将最新的 Service 信息转换成对 应的访问规则 。

Service 是 Kubernetes 中用于定义一组 Pod 的逻辑集合及其访问策略的抽象。主要解决以下问题：

服务发现：动态 Pod 环境下，如何找到其他服务。
负载均衡：将流量均匀分发到多个 Pod 实例。
解耦访问：客户端无需关心 Pod 的具体 IP 或节点位置。
稳定访问端点：Pod 可能频繁重建，Service 提供固定访问入口（ClusterIP/DNS）。

二、Service的核心原理

1、kube-proxy：负责实现 Service 的流量转发，支持以下模式：

iptables（默认）：通过 iptables 规则转发流量。
IPVS：高性能模式，基于内核的 IPVS 负载均衡。
userspace（已弃用）：用户空间代理。

2、Endpoints：Service 通过标签选择器（Selector）动态维护后端 Pod 的 IP 列表（Endpoints 对象）。

3、EndpointSlice：替代 Endpoints 的扩展机制，支持更大规模的服务（分片存储 Endpoint 信息）。

三、Service常见的三种类型

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

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

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支持

Service的资源清单文件：

kind: Service # 资源类型
apiVersion: v1 # 资源版本
metadata: # 元数据
name: service # 资源名称
namespace: dev # 命名空间
spec: # 描述
selector: # 标签选择器，用于确定当前service代理哪些pod
app: nginx
type: # Service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
ports: # 端口信息
- protocol: TCP
port: 3017 # service端口
targetPort: 5003 # pod端口
nodePort: 31122 # 主机端口

实验环境准备：

创建一个deployment.yaml文件，内容如下：

[root@k8s-master test]# cat deployment.yaml
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
[root@k8s-master test]# kubectl create -f deployment.yaml
#查看详情
[root@k8s-master test]# # kubectl get pods -n dev -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pc-deployment-575f6f4ff-7p8hs   1/1     Running   0          36m   100.125.152.6   k8s-node02   <none>           <none>
pc-deployment-575f6f4ff-lhqj4   1/1     Running   0          36m   100.97.125.7    k8s-node01   <none>           <none>
pc-deployment-575f6f4ff-mvnrp   1/1     Running   0          36m   100.97.125.8    k8s-node01   <none>           <none>

#为了后面的测试，修改三台nginx的index.html页面(三台修改的IP地址不一样)
kubectl exec -it pc-deployment-575f6f4ff-7p8hs -n dev /bin/sh
# echo "`hostname`" > /usr/share/nginx/html/index.html

修改完毕，访问测试：

1、ClusterIP

默认类型，为集群内部提供访问的虚拟 IP（仅在集群内可访问）

Kubernetes 中 Deployment 仅管理 Pod 副本，需通过 Service 暴露 Pod 服务，否则外部无法访问。

如果写yaml不太熟练的话，可以执行以下命令导入一个文件中：

[root@k8s-master test]# kubectl create service clusterip nginx-svc1 --tcp=80:80 -n dev --dry-run=client -o yaml > service-clusterip.yaml

创建 service-clusterip.yaml 文件：

[root@k8s-master test]# cat service-clusterip.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.96.1.100 # service的ip地址，如果不写(删掉)，就会默认生成一个IP地址
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80 # Service端口
    targetPort: 80 # pod端口

# 创建 service

[root@k8s-master test]# kubectl create -f service-clusterip.yaml

service / service-clusterip created

# 查看 service

[root@k8s-master test]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service-clusterip ClusterIP 10.96.1.100 <none> 80/TCP 2s app=nginx-pod

2、NodePort

在 ClusterIP 基础上，在每个节点上开放一个静态端口（NodeIP:NodePort）

创建 service-nodeport.yam：

[root@k8s-master test]# cat service-nodeport.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80 # Service端口
    nodePort: 30002
    targetPort: 80 # pod端口

# 创建service
[root@master ~]# kubectl create -f service-nodeport.yaml
service/service-nodeport created
# 查看service
[root@master ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service-headliness ClusterIP None <none> 80/TCP 9m10s app=nginx-pod
service-nodeport NodePort 10.96.1.99 <none> 80:30002/TCP 18s app=nginx-pod

# 接下来可以通过电脑主机的浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口，即可访问到pod

3、LoadBalancer

通过云提供商的负载均衡器（如 OpenELB、MetalLB、PureLB）暴露服务到外部。

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支持的，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。

不分配 ClusterIP，直接访问 Pod 的 IP 或通过 DNS 解析，客户端需要自行实现负载均衡。

三款开源 Kubernetes 负载均衡器: MetalLB vs PureLB vs OpenELB

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-loadbalancer-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  externalTrafficPolicy: Local  # 保留客户端源 IP（默认是 Cluster）

OpenELB应用的安装和部署

3.1、安装OpenELB

前提是为 kube-proxy 启用 strictARP ，以便 Kubernetes 集群中的所有网卡停止响应其他网卡的

ARP 请求，而由 OpenELB 处理 ARP 请求。

[root@k8s-master ~]# kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system

configmap/kube-proxy edited

安装： （可能下载不下来，需要开代理）

# wget -c https://raw.githubusercontent.com/openelb/openelb/master/deploy/openelb.yaml

修改镜像地址：修改两处

image: k8s.gcr.io/ingress-nginx/kube-webhook-certgen:v1.1.1 为 image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-webhook-certgen:v1.1.1

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f openelb.yaml

3.2、添加 EIP 池

[root@k8s-master ~]# vim ip_pool.yml
apiVersion: network.kubesphere.io/v1alpha2
kind: Eip
metadata:
  name: eip-pool
spec:
  address: 192.168.8.200-192.168.8.230
  protocol: layer2
  disable: false
  interface: ens33
[root@k8s-master ~]#

3.3、配置 Service 为 LoadBalancer

把 Service 类型修改为 LoadBalancer，同时 annotations 中添加如下三行：

lb.kubesphere.io/v1alpha1: openelb

protocol.openelb.kubesphere.io/v1alpha1: layer2

eip.openelb.kubesphere.io/v1alpha2: layer2-eip

[root@k8s-master ~]# vimt svc-lb.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-lb
  namespace: dev
  annotations:
    lb.kubesphere.io/v1alpha1: openelb
    protocol.openelb.kubesphere.io/v1alpha1: layer2
    eip.openelb.kubesphere.io/v1alpha2: eip-pool
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: LoadBalancer
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80