kubernetes常用资源对象service入门介绍

一、Service

对于kubernetes整个集群来说,Pod的地址也可变的,也就是说如果一个Pod因为某些原因退出了,而由于其设置了副本数replicas大于1,那么该Pod就会在集群的任意节点重新启动,这个重新启动的Pod的IP地址与原IP地址不同,这对于业务来说,就不能根据Pod的IP作为业务调度。kubernetes就引入了Service的概念,它为Pod提供一个入口,主要通过Labels标签来选择后端Pod,这时候不论后端Pod的IP地址如何变更,只要Pod的Labels标签没变,那么 业务通过service调度就不会存在问题。

当声明Service的时候,会自动生成一个cluster IP,这个IP是虚拟IP。我们就可以通过这个IP来访问后端的Pod,当然,如果集群配置了DNS服务,比如现在的CoreDNS,那么也可以通过Service的名字来访问,它会通过DNS自动解析Service的IP地址。

Service的模式有三种,user space,iptables,ipvs。

Service的类型有三种,Cluster IP,LoadBalance,NodePort,ExternalName。其中Cluster IP是默认的类型。
(1)、Cluster IP:通过 集群内部IP暴露服务,默认是这个类型,选择该值,这个Service服务只能通过集群内部访问;
(2)、LoadBalance:使用云提供商的负载均衡器,可以向外部暴露服务,选择该值,外部的负载均衡器可以路由到NodePort服务和Cluster IP服务;
(3)、NodePort:顾名思义是Node基本的Port,如果选择该值,这个Service可以通过NodeIP:NodePort访问这个Service服务,NodePort会路由到Cluster IP服务,这个Cluster IP会通过请求自动创建;
(4)、ExternalName:通过返回 CNAME 和它的值,可以将服务映射到 externalName 字段的内容,没有任何类型代理被创建,可以用于访问集群内其他没有Labels的Pod,也可以访问其他NameSpace里的Service。

kubernetes主要通过kube-proxy创建iptables和ipvs规则,在每个Node节点上都会创建这些规则。
kubernetes常用资源对象service入门介绍_第1张图片

1.1、Cluster IP

集群默认的Service类型,只能在集群内部访问,一个简单的Service定义如下:

apiVersion: v1         # API版本
kind: Service			     # 声明版本为Service
metadata:							 # 元数据
  name: nginx-service  # 定义Service的名字
  labels:              # 定义Service的标签
    name: nginx-service
spec:
  type: ClusterIP      # 定义Service的类型
  selector:            # 定义标签选择器,会代理后端name=nginx-service的Pod
    name: nginx-service
  ports:               # 暴露的端口名
  - port: 8000

然后通过kubectl get svc可以看到Cluster IP
image.png

可以通过容器内访问:
kubernetes常用资源对象service入门介绍_第2张图片

1.2、NodePort

暴露端口到Node节点,可以通过Node节点访问容器。
如果设置 type 的值为 "NodePort",Kubernetes master 将从给定的配置范围内(默认:30000-32767)分配端口,每个 Node 将从该端口(每个 Node 上的同一端口)代理到 Service。该端口将通过 Service 的 spec.ports[*].nodePort 字段被指定,如果不指定的话会自动生成一个端口。
需要注意的是,Service 将能够通过 :spec.ports[].nodePort 和 spec.clusterIp:spec.ports[].port 而对外可见。
一个简单的Service定义如下:

apiVersion: v1         # API版本
kind: Service			     # 声明版本为Service
metadata:							 # 元数据
  name: nginx-service  # 定义Service的名字
  labels:              # 定义Service的标签
    name: nginx-service
spec:
  type: NodePort       # 定义Service的类型
  selector:            # 定义标签选择器,会代理后端name=nginx-service的Pod
    name: nginx-service
  ports:               # 暴露的端口名
  - port: 8000

然后通过kubectl get svc可以看到刚才创建的NodePort。
image.png

可以通过容器内访问:
kubernetes常用资源对象service入门介绍_第3张图片

也可以通过外部访问:
kubernetes常用资源对象service入门介绍_第4张图片

1.3、LoadBalance

需要云提供商支撑。
比如:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  clusterIP: 10.0.171.239
  loadBalancerIP: 78.11.24.19
  type: LoadBalancer
status:
  loadBalancer:
    ingress:
      - ip: 146.148.47.155

1.4、ExternalName

ExternalName 是 Service 的特例,它没有 selector,也没有定义任何的端口和 Endpoint。 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。
例如:

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com

当查询主机 my-service.prod.svc.cluster.local (后面服务发现的时候我们会再深入讲解)时,集群的 DNS 服务将返回一个值为 my.database.example.com 的 CNAME 记录。 访问这个服务的工作方式与其它的相同,唯一不同的是重定向发生在 DNS 层,而且不会进行代理或转发。 如果后续决定要将数据库迁移到 Kubernetes 集群中,可以启动对应的 Pod,增加合适的 Selector 或 Endpoint,修改 Service 的 type,完全不需要修改调用的代码,这样就完全解耦了。

二、Headless Service

上面的Service都是有IP的,也就是说如果在Kubernetes集群中配置了DNS,解析ServeiceName得到的是ClusterIP,那Headless Service是什么呢?顾名思义是无头服务,无头在这里就是没有IP的意思,YAML文件定义也很简单,就是ClusterIP设置为None。
官方信息为:

"None" can be specified for headless services when proxying is not required.

我们来定义一个YAML文件:
nginx-headless-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-headless-service
  labels:
    name: nginx-headless-service
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    name: nginx-service
  ports:
  - port: 8000
    targetPort: 80

然后创建SVC:

# kubectl apply -f nginx-headless-service.yaml 
service/nginx-headless-service created

查看SVC:

# kubectl get svc
NAME                     TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes               ClusterIP   10.68.0.1             443/TCP          4d18h
nginx-headless-service   ClusterIP   None                  8000/TCP         4s

我们可以看到nginx-headless-service中CLUSTER-IP这一列为None,那么现在我们通过ServiceName解析会得到什么?
我们用dig命令来解析一下:

[root@master service]# dig -t a nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. @10.68.0.2

; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-9.P2.el7 <<>> -t a nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. @10.68.0.2
;; 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: 15647
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. IN A

;; ANSWER SECTION:
nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. 5 IN A 172.20.2.84

;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.68.0.2#53(10.68.0.2)
;; WHEN: Mon Sep 09 12:04:55 CST 2019
;; MSG SIZE  rcvd: 141

可以看到解析得地址是Pod得地址,如果没有dig命令,可以使用以下命令安装:

yum install bind-utils -y

所以Headless Service类型得Service解析的Pod的IP地址,常用在statefulSet中。

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