【云原生 | Kubernetes 系列】—K8s-Service 的概念-Toy模板网

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🍇 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

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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 类型

ClusterIp：默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP
NodePort：在 ClusterIP 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

🍎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 状态与期望一
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
nq ： 不排队调度

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🍏 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

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virtualIP的流量转至endpoint中文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-818558.html

创建 SvcClusterIP.yaml 文件

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: nginx:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
---
# svc
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80

[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  apply  -f  SvcClusterIP.yaml 
deployment.apps/myapp-deploy created
service/myapp created
[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl get po 
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deploy-547fddf58-sf566            1/1     Running   0          4s
myapp-deploy-547fddf58-skrw2            1/1     Running   0          4s
myapp-deploy-547fddf58-vtkzz            1/1     Running   0          4s
nfs-client-provisioner-876986df-vlrmv   1/1     Running   0          31h
[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP   10d
myapp        ClusterIP   10.98.113.5   <none>        80/TCP    41s
[root@k8s-master01 k8sservice]# curl  10.98.113.5
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

🍑 Headless Service (无头服务)

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

第一种：自主选择权，有时候client想自己决定使用哪个Real Server，可以通过查询DNS来获取Real Server的信息

第二种：headless service关联的每个endpoint(也就是Pod),都会有对应的DNS域名;这样Pod之间就可以互相访问
       headless services一般结合StatefulSet来部署有状态的应用，比如kafka集群，mysql集群，zk集群等

创建 SvcHeadless.yaml文件

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: nginx:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
---
# svc
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  clusterIP: "None"
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80

[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  apply   -f  SvcHeadless.yaml 
deployment.apps/myapp-deploy created
service/myapp created
[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  get  po 
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deploy-547fddf58-clmhn            1/1     Running   0          4s
myapp-deploy-547fddf58-hwqm9            1/1     Running   0          4s
myapp-deploy-547fddf58-xkzfg            1/1     Running   0          4s
nfs-client-provisioner-876986df-vlrmv   1/1     Running   0          31h
[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  get  svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   10d
myapp        ClusterIP   None         <none>        80/TCP    8s

🍒 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

创建SvcNodeport.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: nginx:latest
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          ports:
            - name: http
              containerPort: 80
---
# svc
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 30001

[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  apply   -f  SvcNodeport.yaml 
deployment.apps/myapp-deploy created
service/myapp created
[root@k8s-master01 k8sservice]# kubectl  get  svc 
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        10d
myapp        NodePort    10.109.139.103   <none>        80:30001/TCP   7s

🍓 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

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。
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。
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
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: yunzhuan.site

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 yunzhuan.site 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

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【云原生 | Kubernetes 系列】—K8s-Service 的概念

🍇 Service 的概念

🍋 Service 类型

🥭VIP 和 Service 代理

🍎ipvs 代理模式

🍏 ClusterIP

创建 SvcClusterIP.yaml 文件

🍑 Headless Service (无头服务)

创建 SvcHeadless.yaml文件

🍒 NodePort

创建SvcNodeport.yaml

🍓 LoadBalancer

🍅ExternalName

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