k8s-service

2024-03-18 12:10:52

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

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

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

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代理模式的分类

Ⅰ、userspace代理模式

Ⅱ、 iptablesf理模式

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

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

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

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

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