K8S对象---service

于 2022-09-07 15:49:28 发布
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分类专栏： K8S学习 文章标签： kubernetes docker 容器
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Liu_yongpeng/article/details/126732236
本文深入介绍了Kubernetes Service的概念，包括其作为Pod逻辑分组和微服务的作用，以及Service的优缺点。文章详细阐述了Service的四种类型：ClusterIP、NodePort、LoadBalancer和ExternalName，特别是NodePort和LoadBalancer的流量转发机制。此外，还探讨了Service的负载均衡能力，以及VIP和Service代理的实现，涉及kube-proxy在iptables中的应用。最后，通过示例展示了HeadlessService的使用和DNS解析过程。

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学习目标：

  1. 了解service的概念
  2. 掌握service的类型和数据转发流程
  3. 掌握定位的思路和方式

学习内容：

Service的概念

kubernetes为service定义了这样一个抽象：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

优缺点

Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有一下限制：
只提供四层负载均衡能力，而没有七层功能，但有时我们可能需要更多的匹配规则来转发请求，这点上四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：

  1. ClusterIp：默认类型，自动分配一个仅Cluster内部可以访问的虚拟ip
  2. NodeIp：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，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k8s 1.7或更高版本的kube-dns才支持
    在这里插入图片描述

步骤：
1、首先apiserver通过kube-proxy去监控服务和端点
2、kube-proxy负责去监控到匹配到信息的Pod，把这些信息写入到iptables规则中去
3、当客户端想要去访问SVC时，其实就是访问iptables规则
4、然后根据iptables规则被导向到后端的Pod，实现访问

VIP和Service代理

在K8S集群中，每个Node运行一个kube-proxy进程，kube-proxy负责为Service实现一种VIP（虚拟ip）的形式，在K8S v1.0版本，代理完全在userspace。K8S v1.1版本，新增了iptables代理，但不是默认的运行模式，从K8S v1.2起，默认就是iptables代理，在K8S v1.8.0-beta中，添加了IPVS代理
在K8S v1.14版本开始默认使用IPVS代理
在K8S v1.0版本，Service是四层概念，在K8S v1.1版本，新增了ingress API ，用来表示七层服务

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
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
k8s的每个节点中都有一个kube-proxy的进程，这个进程负责感知servce、pod的变化，并将变化的信息写入到本地的iptables规则中
iptables使用NAT等技术将virtualIP的流量转发至endpoint中

  • 样例：
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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ClusterIP，kube-proxy不会处理他们，而且平台也不会为他们进行负载均衡和路由

  • 样例：
    在这里插入图片描述

NodePort

nodeport的原理在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
在这里插入图片描述

查询流程

  1. iptables -t nat -nvL

    ##各参数的含义为：
-L表示查看当前表的所有规则，默认查看的是filter表，如果要查看nat表，可以加上-t nat参数
-n 表示不对ip地址进行反查，加上这个参数显示速度将会加快
-v 表示输出详细信息，包含通过该规则的数据包数量，总字节数以及相应的网络接口

  2. 域名解析nslookup和dig

[root@paas-core01 paas]# nslookup redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local
Server:         10.247.0.20
Address:        10.247.0.20#53

Name:   redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.21
Name:   redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.9
Name:   redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.39

[root@paas-core01 paas]# dig @172.16.0.3 -p 5353 redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.11.21-9.11.21-4.h15.eulerosv2r10 <<>> @172.16.0.3 -p 5353 redisservice-server-headless.fst-manage.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: 21782
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
; COOKIE: dcfd7eb3bd3e1898 (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local. IN A

;; ANSWER SECTION:
redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local. 30 IN A 172.16.0.21
redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local. 30 IN A 172.16.0.9
redisservice-server-headless.fst-manage.svc.cluster.local. 30 IN A 172.16.0.39

;; Query time: 18 msec
;; SERVER: 172.16.0.3#5353(172.16.0.3)
;; WHEN: Wed Sep 07 14:45:15 CST 2022
;; MSG SIZE  rcvd: 317
  1. iptables-save查看
[root@paas-core01 paas]# kubectl get svc -n fst-manage -owide|grep dns
kube-dns                                     ClusterIP   10.247.0.20      <none>                                         53/UDP,53/TCP                   34d   k8s-app=kube-dns
[root@paas-core01 paas]# iptables-save |grep 10.247.0.20
-A KUBE-SERVICES -d 10.247.0.20/32 -p udp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns cluster IP" -m udp --dport 53 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SERVICES -d 10.247.0.20/32 -p udp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns cluster IP" -m udp --dport 53 -j KUBE-SVC-ZK7UTMNBIKPQC3OG
-A KUBE-SERVICES -d 10.247.0.20/32 -p tcp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp cluster IP" -m tcp --dport 53 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SERVICES -d 10.247.0.20/32 -p tcp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp cluster IP" -m tcp --dport 53 -j KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH
[root@paas-core01 paas]# iptables-save |grep KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH
:KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH - [0:0]
-A KUBE-SERVICES -d 10.247.0.20/32 -p tcp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp cluster IP" -m tcp --dport 53 -j KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH
-A KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP
-A KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -j KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4
[root@paas-core01 paas]# iptables-save |grep KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP
:KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP - [0:0]
-A KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP -s 172.16.0.32/32 -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP -p tcp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -m tcp -j DNAT --to-destination 172.16.0.32:5353
-A KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-UTBQF3HUMKK2MNPP
[root@paas-core01 paas]# iptables-save |grep KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4
:KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4 - [0:0]
-A KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4 -s 172.16.0.3/32 -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4 -p tcp -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -m tcp -j DNAT --to-destination 172.16.0.3:5353
-A KUBE-SVC-L3W4MN7I4JBGNVWH -m comment --comment "fst-manage/kube-dns:dns-tcp" -j KUBE-SEP-2BMJE5TDC5EL54O4

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访问节点导流
在这里插入图片描述

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。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
在这里插入图片描述
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，而且不会进行代理和转发

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