k8s service

2022-03-07 06:40:50

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 实现的。

举个例子，一个图片处理 backend 运行了3个副本，frontend 不需要关心它们调用了哪个 backend 副本。然而组成这一组 backend 程序的 Pod 实际上可能会发生变化，frontend 客户端不应该也没必要知道，而且也不需要跟踪这一组 backend 的状态。 Service 定义的抽象能够解耦这种关联。

对 Kubernetes 集群中的应用，Kubernetes 提供了简单的 Endpoints API，只要 Service 中的一组 Pod 发生变更，应用程序就会被更新。对非 Kubernetes 集群中的应用，Kubernetes 提供了基于 VIP 的网桥的方式访问 Service，再由 Service 重定向到 backend Pod。

1. 没有 selector 的 Service

Servcie 抽象了该如何访问 Kubernetes Pod，但也能够抽象其它类型的 backend，例如：

希望在生产环境中使用外部的数据库集群，但测试环境使用自己的数据库。
希望服务指向另一个 Namespace 中或其它集群中的服务。
正在将工作负载转移到 Kubernetes 集群，和运行在 Kubernetes 集群之外的 backend。

在任何这些场景中，都能够定义没有 selector 的 Service ：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

由于这个 Service 没有 selector，就不会创建相关的 Endpoints 对象。可以手动将 Service 映射到指定的 Endpoints：

kind: Endpoints
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
subsets:
  - addresses:
      - ip: 1.2.3.4
    ports:
      - port: 9376

注意：Endpoint IP 地址不能是 loopback（127.0.0.0/8）、 link-local（169.254.0.0/16）、或者 link-local 多播（224.0.0.0/24）。

访问没有 selector 的 Service，与有 selector 的 Service 的原理相同。请求将被路由到用户定义的 Endpoint（该示例中为 1.2.3.4:9376）。

ExternalName Service 是 Service 的特例，它没有 selector，也没有定义任何的端口和 Endpoint。相反地，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
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com

当查询主机 my-service.prod.svc.CLUSTER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。

2. 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 v1.0 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。

3. 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。

这个选项允许开发人员*寻找他们自己的方式，从而降低与 Kubernetes 系统的耦合性。应用仍然可以使用一种自注册的模式和适配器，对其它需要发现机制的系统能够很容易地基于这个 API 来构建。

对这类 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。 DNS 如何实现自动配置，依赖于 Service 是否定义了 selector。

3.1 配置 Selector

对定义了 selector 的 Headless Service，Endpoint 控制器在 API 中创建了 Endpoints 记录，并且修改 DNS 配置返回 A 记录（地址），通过这个地址直接到达 Service 的后端 Pod上。

3.2 不配置 Selector

对没有定义 selector 的 Headless Service，Endpoint 控制器不会创建 Endpoints 记录。然而 DNS 系统会查找和配置，无论是：

ExternalName 类型 Service 的 CNAME 记录
记录：与 Service 共享一个名称的任何 Endpoints，以及所有其它类型

4. 发布服务 —— 服务类型

对一些应用（如 Frontend）的某些部分，可能希望通过外部（Kubernetes 集群外部）IP 地址暴露 Service。

Kubernetes ServiceTypes 允许指定一个需要的类型的 Service，默认是 ClusterIP 类型。

Type 的取值以及行为如下：

ClusterIP：通过集群的内部 IP 暴露服务，选择该值，服务只能够在集群内部可以访问，这也是默认的 ServiceType。

NodePort：通过每个 Node 上的 IP 和静态端口（NodePort）暴露服务。NodePort 服务会路由到 ClusterIP 服务，这个 ClusterIP 服务会自动创建。通过请求 <NodeIP>:<NodePort>，可以从集群的外部访问一个 NodePort 服务。

LoadBalancer：使用云提供商的负载局衡器，可以向外部暴露服务。外部的负载均衡器可以路由到 NodePort 服务和 ClusterIP 服务。

ExternalName：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， foo.bar.example.com）。 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。

4.1 ExternalName

需求：需要两个不同的namespace之间的不同pod可以通过name的形式访问

实现方式：

A:在其他pod内ping [svcname].[namespace] ping出来到结果就是svc的ip地址

B:通过externalname，把对方到[svcname].[namespace].svc.cluster.local，绑定到externalname定义到字符串上

例如：

[root@faith131 ~]# kubectl get ingresses. -n test test-213 -o yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  generation: 1
  labels:
    app: "213"
  name: test-213
  namespace: test
  resourceVersion: "1387931"
spec:
  rules:
  - host: faith.vue.manage.com
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: webserver-transfer
          servicePort: 80
        path: /manage
status:
  loadBalancer: {}
         
[root@faith131 ~]# kubectl get svc -n test webserver-transfer -o yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: webserver-transfer
  namespace: test
  resourceVersion: "1151477"
spec:
  externalName: webserver.webserver.svc.cluster.local
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    sessionAffinity: None
    type: ExternalName
status:
  loadBalancer: {}

test命名空间下，发现ingress代理的是名称为“webserver-transfer”的service，而这个service类型为ExternalName，外部名称为webserver.webserver.svc.cluster.local，表示这个svc用于连接到名为webserver的namespace的名为webserver的service，从而使得当前namespace的pod可以访问paas的paaswebserver代理的pod。

所以整个流程为：外部访问ingress，ingress找到ExternalName的service，ExternalName的service找到webserver的webserver service。

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