【K8S系列】深入解析Service
序言
Don't count the days. Make the days count
不要数着日子。让日子过得有意义
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Kubernetes (k8s) 是一个容器编排平台，允许在容器中运行应用程序和服务。今天学习一下service进阶内容。
因为之前有过两篇基础讲解了，基础方面，今天就简单过一下。
Service基础入门
Service进阶
希望这篇文章能让你不仅有一定的收获，而且可以愉快的学习，如果有什么建议，都可以留言和我交流
专栏介绍
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主要是深入解析每个知识点，帮助大家完全掌握k8s,以下是已更新的章节
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1 基本介绍
1.1 概念介绍
Kubernetes Service是Kubernetes中的一个资源对象，用于定义一个逻辑服务。
Service为Pods提供了一个稳定的IP地址和DNS名称，以便其他应用程序可以通过这些标识符来访问该服务。
它还提供了负载均衡和服务发现的能力，可以将流量路由到一组具有相同标签的Pods中。
2 Service类型
Service有三种类型：
- ClusterIP
- NodePort
- LoadBalancer
2.1 ClusterIP
ClusterIP类型将创建一个虚拟IP地址，该IP地址将绑定到Service上，并通过Kubernetes内部的代理进行转发。
这种类型的服务只能在集群内部访问，并且通常用于内部服务之间的通信。
2.2 NodePort
NodePort类型会将Service绑定到每个节点的IP地址和端口上，从而使得外部的客户端可以通过该节点的IP地址和指定的端口来访问该Service。
这种类型的服务通常用于暴露应用程序或服务到集群外部，但不适用于大规模生产环境。
2.3 LoadBalancer
LoadBalancer类型会使用云提供商的负载均衡器来将流量路由到Service的Pods中。
这种类型的服务通常用于大规模生产环境中，可以提供高可用性和负载均衡的能力。
3 原理介绍
Kubernetes Service的原理是基于iptables和IPVS实现的。
当创建一个Service对象时，Kubernetes会为该Service创建一个虚拟IP地址，并将该地址绑定到一个iptables规则中。
当Pods需要与该Service通信时，它们会向该虚拟IP地址发送请求，请求会被iptables规则捕获并转发到正确的Pods上。
- ClusterIP类型：对于ClusterIP类型的Service，iptables规则会将请求转发到Service选择器匹配的Pods上。
- NodePort类型：对于NodePort类型的Service，iptables规则会将请求转发到对应节点上的Service端口，并从该端口将请求转发到选择器匹配的Pods上。
- LoadBalancer类型：对于LoadBalancer类型的Service，Kubernetes会创建一个云提供商的负载均衡器，并将请求路由到选择器匹配的Pods上。
对于大规模生产环境，Kubernetes还支持使用IPVS来实现负载均衡和服务发现。
IPVS是一个Linux内核模块，提供了高效的负载均衡和服务发现的功能。
当使用IPVS时，Kubernetes会将Service的虚拟IP地址绑定到一个IPVS规则中，并将请求转发到选择器匹配的Pods上，从而实现高效的负载均衡和服务发现。
总之，Kubernetes Service通过虚拟IP地址和iptables或IPVS规则来实现负载均衡和服务发现的功能，
service 为Pods提供了一个稳定的IP地址和DNS名称，以便其他应用程序可以通过这些标识符来访问该服务。
IPVS和iptables规则有什么区别？
IPVS和iptables规则都是Linux内核提供的功能，用于实现网络中的流量控制和路由。它们的主要区别在于它们的应用场景和实现方式。
iptables :
iptables是Linux内核中的一个模块，提供了一个基于规则的防火墙和流量控制功能。iptables规则可以基于源IP地址、目标IP地址、端口号和协议等条件来过滤和转发流量。
在Kubernetes中，iptables规则通常用于实现Service的负载均衡和服务发现功能。
IPVS:
IPVS是Linux内核中的另一个模块，提供了一个高效的负载均衡和服务发现功能。它使用一组IPVS规则来将流量路由到后端服务器上，并支持多种负载均衡算法。
在Kubernetes中，IPVS可以用于替代iptables规则来实现更高效的负载均衡和服务发现功能。
使用场景：
- IPVS：负载均衡和服务发现功能更加高效和灵活，特别是在大规模生产环境中。但是，它需要更多的配置和管理工作，也需要系统管理员具备更深入的网络知识。
- iptables：规则则更加简单易用，适合小规模和简单的网络环境。
3 使用优势
Kubernetes Service作为Kubernetes中的一个核心资源对象，具有以下优点：
- 稳定的服务发现
- 灵活的负载均衡
- 支持多种协议和端口
- 简化网络配置和管理
- 自动更新服务配置
3.1 稳定的服务发现
Service为Pods提供了一个稳定的IP地址和DNS名称，使得其他应用程序可以通过这些标识符来访问该服务，而不用担心Pods的IP地址变化。
这为应用程序提供了更加稳定的服务发现功能，可以在服务发现中心注册服务地址，让其它应用程序能够直接访问。
3.2 灵活的负载均衡
通过Service，Kubernetes可以将流量路由到一组具有相同标签的Pods中，从而实现负载均衡的功能。
Service支持多种负载均衡算法，例如轮询、最少连接、IP哈希等，可以根据实际需求进行配置，从而实现灵活的负载均衡策略。
3.3 支持多种协议和端口
Service可以支持多种协议和端口，从而允许一个服务提供多种不同的网络访问方式。
例如，一个Web应用程序可以同时提供HTTP和HTTPS访问方式。
3.4 自动更新服务配置
当Pods发生故障或扩容时，Service可以自动更新其配置，并将流量重新路由到可用的Pods上。
这可以帮助应用程序自动适应变化的负载，提高了应用程序的可靠性和可扩展性。
3.5 简化网络配置和管理
使用Service可以简化网络配置和管理的工作，让开发者和运维人员可以更加专注于应用程序的开发和部署。
Service可以自动为Pods分配IP地址和DNS名称，并自动更新其配置，从而减少了网络配置和管理的工作量。
3.6 总结
综上所述，Kubernetes Service具有稳定的服务发现、灵活的负载均衡、多种协议和端口支持、自动更新服务配置和简化网络配置和管理等优点。
可以帮助开发者和运维人员更加轻松地实现负载均衡、服务发现和网络管理的功能，提高了应用程序的可靠性和可扩展性。
4 使用介绍
在Kubernetes中，可以使用如下的步骤来创建一个Service：
yaml：创建一个Deployment或StatefulSet对象，用于管理Pods的生命周期和扩缩容。
service：定义一个Service对象，用于将流量路由到Pods中。Service可以使用kubectl create命令手动创建，也可以使用YAML或JSON文件进行定义和创建。
4.1 yaml文件
使用YAML文件定义和创建一个Service的示例：
apiVersion: v1
kind: Service #资源类型
metadata:
name: my-service
spec:
selector:
app: my-app
ports:
- name: http
protocol: TCP
port: 80
targetPort: 8080
type: ClusterIP
在上述示例中，
- Service的名称为my-service
- 选择器为app=my-app
- 端口为80
- 目标端口为8080
- Service的类型为ClusterIP，表示该Service仅在集群内部可用。
4.2创建Service对象
使用kubectl apply命令应用YAML文件，创建Service对象。
kubectl apply -f my-service.yaml
在创建Service之后，可以使用kubectl get services命令查看Service的详细信息，例如IP地址、端口号等。
kubectl get services
以上是创建Service的基本步骤，根据实际需求可以根据Service的类型、端口、选择器等属性进行配置，以实现负载均衡、服务发现和网络管理等功能。
5 拓展
5.1 service 如何处理pod故障
在Kubernetes中，Service可以通过以下方式处理Pods的故障：
自动更新Endpoint列表：当Pods发生故障或扩容时，Kubernetes会自动更新Service的Endpoint列表，以包含可用的Pods。 Endpoint列表是Service的一部分，用于指定服务的后端IP地址和端口号。当Pods发生故障或扩容时，Kubernetes会自动更新Endpoint列表，以确保流量被路由到可用的Pods。
使用健康检查：Kubernetes可以通过Pod的健康检查来检测Pods的健康状态。如果Pods没有通过健康检查，则Kubernetes会将其标记为不可用，并将其从Service的Endpoint列表中删除，从而避免将流量路由到不可用的Pods。
使用就近调度：Kubernetes可以使用就近调度策略来将流量路由到距离用户最近的Pods。就近调度策略可以避免将流量路由到故障的节点上，从而提高服务的可靠性。
使用负载均衡算法：Kubernetes支持多种负载均衡算法，例如轮询、最少连接、IP哈希等。这些负载均衡算法可以根据实际需求进行配置，从而实现更加可靠和灵活的流量路由策略。
综上所述，Kubernetes的Service可以通过自动更新Endpoint列表、使用健康检查、就近调度和负载均衡算法等方式来处理Pods的故障。
这些功能可以帮助保证服务的可靠性和可用性，并提高应用程序的性能和稳定性。
5.2 如何配置负载均衡算法？
Kubernetes支持多种负载均衡算法，可以根据实际需求进行配置。以下是在Kubernetes中配置负载均衡算法的步骤：
在Service对象中定义负载均衡算法。可以使用如下的配置来定义负载均衡算法：
apiVersion: v1
kind: Service #资源类型
metadata:
name: my-service
spec:
selector:
app: my-app
ports:
- name: http
protocol: TCP
port: 80
targetPort: 8080
type: ClusterIP
sessionAffinity: ClientIP
sessionAffinityConfig:
clientIP:
timeoutSeconds: 60
loadBalancerIP: 10.0.0.1
loadBalancerSourceRanges:
- 10.0.0.0/24
externalTrafficPolicy: Cluster
topologyKeys:
- kubernetes.io/hostname
在上述配置中，可以通过sessionAffinity、loadBalancerIP、loadBalancerSourceRanges、externalTrafficPolicy和topologyKeys等属性来配置负载均衡算法，具体说明如下：
sessionAffinity：指定负载均衡算法，默认值为None，表示不启用会话关联。可以将sessionAffinity设置为ClientIP，表示基于客户端IP地址进行负载均衡。
loadBalancerIP：指定负载均衡器的IP地址。如果设置了loadBalancerIP，则Kubernetes将使用指定的IP地址创建负载均衡器，否则将自动分配一个IP地址。
loadBalancerSourceRanges：指定允许访问负载均衡器的IP地址范围。可以使用CIDR格式指定多个IP地址范围。
externalTrafficPolicy：指定处理外部流量的策略。默认值为Cluster，表示将外部流量路由到集群内的节点上。可以将externalTrafficPolicy设置为Local，表示将外部流量路由到最近的节点上。
topologyKeys：指定拓扑域的键列表。拓扑域是指节点的物理位置和网络位置。可以使用topologyKeys属性来指定Kubernetes如何将Pods分配到不同的节点上。
使用kubectl apply命令应用Service配置，以更新负载均衡算法。
kubectl apply -f my-service.yaml
在更新Service配置之后，Kubernetes会自动更新负载均衡算法，从而实现更加可靠和灵活的流量路由策略。
6 总结
Kubernetes的Service是一种抽象，用于定义一组Pods的访问方式。Service可以为Pods提供稳定的网络终结点，以便其他应用程序可以通过Service来访问这些Pods。
总结一下Kubernetes Service知识点：
Service类型：Kubernetes支持多种Service类型，包括ClusterIP、NodePort、LoadBalancer和ExternalName。每种Service类型都有不同的用途和特点，可以根据实际需求进行选择。
Service端口：Service可以定义一个或多个端口，以便其他应用程序可以通过这些端口来访问Pods。Service端口可以与Pod端口进行映射，从而实现流量路由和负载均衡等功能。
Service选择器：Service可以使用选择器来选择一组Pods。选择器可以基于Pod上的标签进行匹配，从而将流量路由到符合条件的Pods上。
Service发现：Service可以通过DNS或者环境变量等方式来暴露Pods的访问地址。其他应用程序可以使用Service的名称来访问Pods，而不需要知道Pods的具体IP地址。
Service代理：Kubernetes支持通过Service代理来访问Pods。Service代理可以在Service和Pod之间建立一个虚拟IP地址，从而实现Pod的动态扩缩容和负载均衡等功能。
Service监控：Kubernetes可以通过Service监控来实现对Service的健康检查和故障恢复等功能。可以使用Liveness Probe和Readiness Probe等机制来检查Service是否正常运行，并根据检查结果自动进行故障恢复等操作。
Service安全：Kubernetes可以通过网络策略(Network Policies)来控制Service之间的网络通信。可以使用网络策略来实现更加细粒度的访问控制和网络隔离等功能，从而提高应用程序的安全性和可靠性。
