k8s service 原理-优快云博客

Kubernetes（k8s）中的 Service 是一种抽象，它定义了一组 Pod 的逻辑集合和一个访问它们的策略。Service 的主要目的是为一组 Pod 提供一个稳定的网络端点，即使 Pod 的 IP 地址发生变化（例如，由于 Pod 的重启或扩展）。以下是 Service 的工作原理和一些关键概念：

1. Service 的类型

Kubernetes 支持多种类型的 Service：

ClusterIP：默认类型，为 Service 分配一个集群内部的 IP 地址，只能在集群内部访问。
NodePort：在每个节点的 IP 上暴露一个端口，使得外部流量可以通过节点的 IP 和端口访问 Service。
LoadBalancer：在云平台上创建一个外部负载均衡器，并将流量转发到 Service。
ExternalName：将 Service 映射到一个 DNS 名称，而不是一个 IP 地址。

2. Service 的创建

你可以通过 YAML 文件定义一个 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  type: ClusterIP

在这个例子中，selector 指定了哪些 Pod 属于这个 Service。ports 定义了 Service 的端口和目标 Pod 的端口。type 指定了 Service 的类型。

3. Service 的工作原理

3.1 ClusterIP

ClusterIP 类型的 Service 为 Service 分配一个集群内部的 IP 地址。
这个 IP 地址只能在集群内部访问。
Service 通过 kube-proxy 组件将流量转发到后端的 Pod。

3.2 NodePort

NodePort 类型的 Service 在每个节点的 IP 上暴露一个端口。
外部流量可以通过节点的 IP 和端口访问 Service。
例如，如果 NodePort 是 30001，那么你可以通过 http://<NodeIP>:30001 访问 Service。

3.3 LoadBalancer

LoadBalancer 类型的 Service 在云平台上创建一个外部负载均衡器。
负载均衡器将流量转发到 Service，Service 再将流量转发到后端的 Pod。
例如，在 AWS 上，Kubernetes 会创建一个 ELB（Elastic Load Balancer）。

3.4 ExternalName

ExternalName 类型的 Service 将 Service 映射到一个 DNS 名称。
例如，你可以将 Service 映射到 my.database.example.com。

4. Service 的负载均衡

Service 通过 kube-proxy 组件实现负载均衡。kube-proxy 运行在每个节点上，负责将流量转发到后端的 Pod。kube-proxy 支持多种模式：

Userspace 模式：在用户空间中进行流量转发。
iptables 模式：使用 iptables 规则进行流量转发。
IPVS 模式：使用 IPVS（IP Virtual Server）进行流量转发，提供更高的性能和可扩展性。

5. Service 与 Endpoints

Service 通过 Endpoints 对象与后端的 Pod 关联。Endpoints 对象包含了属于 Service 的所有 Pod 的 IP 地址和端口。当 Pod 的 IP 地址发生变化时，Endpoints 对象会自动更新。

6. Service 的 DNS

Kubernetes 集群中的 DNS 服务会为每个 Service 创建一个 DNS 记录。例如，名为 my-service 的 Service 会有一个 DNS 记录 my-service.default.svc.cluster.local。集群中的 Pod 可以通过这个 DNS 名称访问 Service。

7. Service 的会话保持

默认情况下，Service 使用轮询（Round Robin）策略进行负载均衡。如果你需要会话保持（Session Affinity），可以在 Service 的定义中设置 sessionAffinity 字段为 ClientIP。

总结

Service 是 Kubernetes 中用于管理网络访问的重要抽象。它为一组 Pod 提供了一个稳定的网络端点，并支持多种类型的访问方式（如 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 和 ExternalName）。通过 kube-proxy 组件，Service 实现了负载均衡，并将流量转发到后端的 Pod。Service 与 Endpoints 对象和 DNS 服务紧密结合，提供了强大的网络管理功能。