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k8s-service

Service

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

k8s-service_第1张图片

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

Service的类型

Service在K8s中有以下四种类型

  • Clusterlp:默认类型,自动分配一个仅cluster内部可以访问的虚拟IP

  • NodePort:在ClusterlP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

  • 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

  • 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

k8s-service_第2张图片

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? 会缓存ip等信息

代理模式的分类

Ⅰ、userspace代理模式

k8s-service_第3张图片

Ⅱ、 iptablesf理模式

k8s-service_第4张图片

Ⅲ、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:

  • rr:轮询调度

  • lc :最小连接数

  • dh：目标哈希

  • sh: 源哈希

  • sed: 最短期望延迟

  • ng:不排队调度

k8s-service_第5张图片

ClusterlP

clusterlP主要在每个node节点使用iptables,将发向clusterlP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

k8s-service_第6张图片

 

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

  • 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

  • iptables使用NAT等技术将virtuallP的流量转至endpoint中

创建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--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

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Cluster IP(spec.clusterlP)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 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-headless 
  namespace: default
spec:
 selector: 
   app:myapp
 clusterIP: "None" 
 ports:
   - port: 80 
     targetPort: 80

 

nodePort

nodePort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 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default 
spec:
 type: NodePort 
 selector: 
   app: myapp
   release: stabel
 ports:
   - name: http 
     port: 80 
     targetPort: 80
ipvsadm -Ln  ip地址
yum -y install bind-utils  安装dig命令
dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10
netstat -anpt | grep :20715

查询流程 

iptables -t nat -nvL 
KUBE-NODEPORTS

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来向节点导流

k8s-service_第7张图片

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司,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

 

service-ingress

资料信息

Ingress-Nginx github地址: https://github.com/kubernetes/ingress-nginxI

ngress-Nginx官方网站: https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/

k8s-service_第8张图片

部署Ingress-Nginx 

kubect1 apply -f mandatory.yam1 
kubectl apply -f service-nodeport.yaml

 

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml
​
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml
​
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml
​
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml
​
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
​
wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml
docker save -o ingress.contr.tar quay. io/kubernet es-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.25.0  将镜像封装
tar -zcvf ingress.contr.tar.gz ingress.contr.tar 压缩
sz ingress.contr.tar.gz  导出
rz  导入
tar -zxvf ingree.contro.tar.gz 解压
docker load -i ingree.contro.tar docker将压缩镜像导入

Ingress HTTP代理访问

deployment, Service, Ingress Yaml文件 

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-dm
spec:
 replicas: 2
 template:
   metadata:
     labels:
       name: nginx
   spec:
     containers:
       - name: nginx
         image: wangyanglinux/myapp:v1 
         imagePullPolicy: IfNotPresent 
         ports:
           - containerPort: 80
     
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata: 
 name: nginx-svc 
spec:
 ports:
   - port: 80 
     targetPort: 80 
     protocol: TCP 
 selector: 
   name: nginx
    
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata: 
 name: nginx-test 
spec:
 rules:
   - host: www1.atguigu.com 
     http:
       paths:
         - path: /
           backend: 
             serviceName: nginx-svc 
             servicePort: 80

Ingress HTTPS代理

访问创建证书,以及cert存储方式 

openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out  tls.crt -subj "/CN=nginxsvc/0=nginxsvc" 
kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

deployment, Service, Ingress Yaml文件 

apiVersion: extensions/v1beta1 
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-test 
spec: 
 tls:
   - hosts:
     - www3.atguigu.com
       secretName: tls-secret 
 rules:
   - host: www3.atguigu.com 
     http:
       paths: 
         - path: /
           backend:
             serviceName: nginx-svc 
             servicePort: 80

Nginx进行BasicAuth 

yum -y install httpd
htpasswd -c auth foo
kubectl create secret generic basic-auth --from-file=auth
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-with-auth
  annotations:
   nginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic
   nginx.ingress.kubernetes.io/auth-secret: basic-auth
   nginx.ingress.kubernetes.io/auth-realm: 'Authentication Required - foo' 
spec:
 rules:
   - host: foo2.bar.com
     http:
       paths:
         - path: /
           backend:
             serviceName: nginx-svc
             serviceport: 80

Nginx进行重写

k8s-service_第9张图片

kubectl get ingress
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata: 
  name: nginx-test
  annotations:
   nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://foo.bar.com:31795/hostname.html 
spec:
 rules: 
   - host: foo10.bar.com
     http:
       paths:
         - path: /
           backend:
             serviceName: nginx-svc
             servicePort: 80

 

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