k8s service

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原创 2023-08-11 18:06:51 692 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

kubernetes》》k8s》》Service dig Kubernetes 中的 Service 是用于暴露应用服务的核心抽象，为 Pod 提供稳定的访问入口、负载均衡和服务发现机制。Service在Kubernetes中代表了一组Pod的逻辑集合，通过创建一个Service，可以为一组具有相同功能的容器应用提供一个统一的入口地址，并将请求负载分发到后端的各个容器应用上。阅读详情

1、认识Service

程序在容器中、容器在Pod中，可以通过pod的ip来访问应用程序，但是podIP会随着创建销毁而改变。由此，Service出现：

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。

在整个Service的生命周期中，ServiceIP是不会变化的。

Service是一个概念，真正起作用的是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。

[root@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

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
这个规则信息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，都可以访问

2、kube-proxy的三种工作模式

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算法选择一个提供服务的Pod并和其建立链接，以将请求转发到Pod上。该模式下，kube-proxy充当了一个四层负责均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率比较低。

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 IP。该模式下kube-proxy不承担四层负责均衡器的角色，只负责创建iptables规则。该模式的优点是较userspace模式效率更高，但不能提供灵活的LB策略，当后端Pod不可用时也无法进行重试（转发到了podA，podA不可用也不会去试其他pod）

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。除此以外，ipvs支持更多的LB算法。

此模式必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables

# 开启ipvs
[root@k8s-master01 ~] kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
# 修改mode: "ipvs"

按标签删除kube-proxy的pod：

# 按标签删除kube-proxy的pod，使刚改的配置生效
[root@k8s-master01 ~] kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

3、Service的类型

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，即将客户端的同一个IP的访问转发到同一个podshang .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

关于type字段，service有四种类型：

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（除了集群里的主从节点机器，其他机器即使网络和集群机器相通也不能访问）
NodePort：将Service通过集群某节点Node上指定的端口暴露给外部，如此，集群外部的机器就可以访问服务
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
ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用

二、Service的使用

1、实验数据准备

准备实验数据，结构如下，通过改变Service的类型查看效果：

利用Deployment创建出3个pod，pod设置app=nginx-pod的标签：

# 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

[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f deployment.yaml
deployment.apps/pc-deployment created

查看pod详情，加 -o wide和 --show-labels

[root@k8s-master01 ~] kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME READY STATUS IP NODE LABELS
pc-deployment-66cb59b984-8p84h 1/1 Running 10.244.1.39 node1 app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-vx8vx 1/1 Running 10.244.2.33 node2 app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-wnncx 1/1 Running 10.244.1.40 node1 app=nginx-pod

此时，通过podIP和容器暴露的端口就可以访问：

curl 10.244.1.39: 80
# 但现在都返回nginx的主页

为了方便直观看到请求被转发到哪个pod，修改三个pod的nginx的index.html页面：

[root@k8s-master01 ~] kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh
： echo "10.244.1.39" > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改完毕之后，访问测试
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.1.39：80
10.244.1.39
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.2.33：80
10.244.2.33
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.1.40：80
10.244.1.40

2、Service类型为ClusterIP

创建service-clusterip.yaml文件：

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端口，自己指定
targetPort: 80 # pod端口，注意和上面要选择的pod保持一致

创建和查看service：

# 创建service
[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f service-clusterip.yaml
service/service-clusterip created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~] kubectl get svc -n dev -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service-clusterip ClusterIP 10.97.97.97 <none> 80/TCP 13s app=nginx-po

查看service的详细信息，在这里有一个Endpoints列表，里面就是当前service可以负载到的服务入口：

[root@k8s-master01 ~] kubectl describe svc service-clusterip -n dev
Name: service-clusterip
Namespace: dev
Labels: <none>
Annotations: <none>
Selector: app=nginx-pod
Type: ClusterIP
IP: 10.97.97.97
Port: <unset> 80/TCP
TargetPort: 80/TCP
Endpoints: 10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80
Session Affinity: None
Events: <none>

# 查看ipvs的映射规则
[root@k8s-master01 ~] ipvsadm -Ln
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

# 访问10.97.97.97:80观察效果
[root@k8s-master01 ~] curl 10.97.97.97:80
10.244.2.33

下面是一个创建LoadBalancer类型的Service。创建完成后，可以通过ELB的IP:Port访问到后台Pod。

apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  annotations:   
    kubernetes.io/elb.id: 3c7caa5a-a641-4bff-801a-feace27424b6
  labels: 
    app: nginx 
  name: nginx 
spec: 
  loadBalancerIP: 10.78.42.242     #  ELB实例的IP地址
  ports: 
  - name: service0 
    port: 80
    protocol: TCP 
    targetPort: 80
    nodePort: 30120
  selector: 
    app: nginx 
  type: LoadBalancer    # 类型为LoadBalancer

上面metadata.annotations里的参数配置是CCE的LoadBalancer类型Service需要配置的参数，表示这个Service绑定哪个ELB实例。CCE还支持创建LoadBalancer类型Service时新建ELB实例，详细的内容请参见负载均衡(LoadBalancer)。