一.引子
当我们使用pod控制器创建出pod为其他pod提供服务的时候,我们如何保证服务一定能够被精准提供呢?在我们创建和删除Pod的过程中,我们的pod的IP是不断变化的。死亡一个pod,集群便会拉起一个pod。但是pod的IP是无法被继承的。这也是我们service出现的原因。一个服务的诞生一定是为了解决某个问题。
二.service的基本概念
(一).service 定义及调用pod过程
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。也即是service通过给一组pod打上标签来调用他们,不管这一组pod死亡还是诞生。都不影响他们的标签是不变的。
Service能够提供负载均衡的能力,但是在使用上有以下限制:
(二).service的类型
Service在K8s中有以下四种类型
三.service代理
(一)service代理发展史
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
思考:为何不使用DNS作为代理。
答:DNS已经作为地址解析器使用,里面会缓存大量IP。
(二).代理模式的分类
1.userspace代理模式(用户空间)
hube-proxy压力极大
2. iptables代理模式
kube-proxy压力骤减
3.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:
(一). 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
为了实现图上的功能,主要需要以下几个组件的协同工作:
创建 myapp-deploy.yaml 文件
[root@master manifests]# vim 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
[root@master manifests]# 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.clusterIP) 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**
# yum -y install bind-utils
[root@k8s-master mainfests]# vim myapp-svc-headless.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp-headless
namespace: default
spec:
selector:
app: myapp
clusterIP: "None"
ports:
- port: 80
targetPort: 80
[root@k8s-master mainfests]# dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10
(二). 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
[root@master manifests]# vim myapp-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: myapp
namespace: default
spec:
type: NodePort
selector:
app: myapp
release: stabel
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 80
查询流程
iptables -t nat -nvL
KUBE-NODEPORTS
(三). 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
(四). 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.hongfu.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.hlqlinux.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