Service概述
在kubernetes中,pod是应用程序的载体,可以通过pod的ip来访问应用程序,但是pod的ip地址不是固定的,这也就意味着不方便直接采用pod的ip对服务进行访问。为了解决这个问题,kubernetes提供了Service资源,Service会对提供同一个服务的多个pod进行聚合,并且提供一个统一的入口地址。通过访问Service的入口地址就能访问到后面的pod服务。
Service在很多情况下只是一个概念,真正起作用的其实是kube-proxy服务进程,每个Node节点上都运行着一个kube-proxy服务进程。当创建Service的时候会通过api-server向etcd写入创建的service的信息,而kube-proxy会基于监听的机制发现这种Service的变动,然后它会将最新的Service信息转换成对应的访问规则。
工作模式
userspace 模式
userspace模式下,kube-proxy会为每一个Service创建一个监听端口,发向Cluster IP的请求被Iptables规则重定向到kube-proxy监听的端口上,kube-proxy根据LB算法选择一个提供服务的Pod并和其建立链接,以将请求转发到Pod上。该模式下,kube-proxy充当了一个四层负责均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中,在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝,虽然比较稳定,但是效率比较低。
iptables模式
iptables模式下,kube-proxy为service后端的每个Pod创建对应的iptables规则,直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个Pod IP。该模式下kube-proxy不承担四层负责均衡器的角色,只负责创建iptables规则。该模式的优点是较userspace模式效率更高,但不能提供灵活的LB策略,当后端Pod不可用时也无法进行重试。
ipvs模式
ipvs模式和iptables类似,kube-proxy监控Pod的变化并创建相应的ipvs规则。ipvs相对iptables转发效率更高。除此以外,ipvs支持更多的LB算法。
设置工作模式
# 以ipvs为例,使用之前请安装ipvs模块(安装集群时已经安装)
# 编辑kube-proxy cm修改mode为"ipvs"
[root@master yaml]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
configmap/kube-proxy edited
......
mode: "ipvs"
......
# 删除kube-proxy使其自动重启更新配置
[root@master yaml]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
pod "kube-proxy-5r4xw" deleted
pod "kube-proxy-qww6b" deleted
pod "kube-proxy-th7hm" deleted
# 查看ipvs规则
# 发现配置已生效
[root@master yaml]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 10.96.0.1:443 rr
-> 192.16.1.10:6443 Masq 1 0 0
TCP 10.96.0.10:53 rr
-> 10.244.52.213:53 Masq 1 0 0
-> 10.244.52.218:53 Masq 1 0 0
TCP 10.96.0.10:9153 rr
-> 10.244.52.213:9153 Masq 1 0 0
-> 10.244.52.218:9153 Masq 1 0 0
UDP 10.96.0.10:53 rr
-> 10.244.52.213:53 Masq 1 0 0
-> 10.244.52.218:53 Masq 1 0 0
Service资源清单
kind: Service # 资源类型
apiVersion: v1 # 资源版本
metadata: # 元数据
name: service # 资源名称
namespace: <命名空间>
spec: # 描述
selector: # 标签选择器,用于确定当前service代理哪些pod
type: <Service类型>
clusterIP: <虚拟服务的ip地址>
sessionAffinity: # session亲和性,支持ClientIP、None两个选项
ports: # 端口信息
- protocol: <协议>
port: <service端口>
targetPort: <pod端口>
nodePort: <主机端口>
Service类型如下:
- ClusterIP:默认值,它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP,只能在集群内部访问
- NodePort:将Service通过指定的Node上的端口暴露给外部,通过此方法,就可以在集群外部访问服务
- LoadBalancer:使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发,注意此模式需要外部云环境支持
- ExternalName: 把集群外部的服务引入集群内部,直接使用
Service使用
实验环境
在使用service之前,首先利用Deployment创建出3个pod,注意要为pod设置app=nginx-pod
的标签。
创建Service-Env.yaml,内容如下
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: service-env
namespace: default
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: service-env
template:
metadata:
labels:
app: service-env
spec:
containers:
- name: nginx
image: docker.io/library/nginx:1.23.1
ports:
- containerPort: 80
# 创建deploy
[root@master yaml]# kubectl create -f Service-Env.yaml
deployment.apps/service-env created
# 查看pod详情
[root@master yaml]# kubectl get pods -n default -o wide --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
service-env-77bd9f74d4-7qntr 1/1 Running 0 108s 10.244.52.222 work2.host.com <none> <none>
service-env-77bd9f74d4-9hs5k 1/1 Running 0 108s 10.244.67.84 work1.host.com <none> <none>
service-env-77bd9f74d4-s5hh5 1/1 Running 0 108s 10.244.67.79 work1.host.com <none> <none>
# 为了方便测试修改nginx的访问页面为podip
# 给容器依次修改
[root@master yaml]# kubectl exec -it service-env-77bd9f74d4-7qntr -n default /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
# echo 10.244.52.222 > /usr/share/nginx/html/index.html
# exit
[root@master yaml]# kubectl exec -it service-env-77bd9f74d4-9hs5k -n default /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
# echo 10.244.67.84 > /usr/share/nginx/html/index.html
# exit
[root@master yaml]# kubectl exec -it service-env-77bd9f74d4-s5hh5 -n default /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
# echo 10.244.67.79 > /usr/share/nginx/html/index.html
# exit
# 访问测试
[root@master yaml]# curl 10.244.52.222
10.244.52.222
[root@master yaml]# curl 10.244.67.84
10.244.67.84
[root@master yaml]# curl 10.244.67.79
10.244.67.79
ClusterIP
创建Service-Clusterip.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: service-clusterip
namespace: default
spec:
selector:
app: service-env
clusterIP: 10.97.1.1 # service的ip地址,如果不写,默认会生成一个
type: ClusterIP
ports:
- port: 80 # Service端口
targetPort: 80 # pod端口
# 创建service
[root@master yaml]# kubectl create -f Service-Clusterip.yaml
service/service-clusterip created
# 查看service
[root@master yaml]# kubectl get svc -n default -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 2d18h <none>
service-clusterip ClusterIP 10.97.1.1 <none> 80/TCP 4m42s app=service-env
# 查看service详情
# 里面有一个Endpoints,里面就是pod入口
[root@master yaml]# kubectl describe svc service-clusterip -n default
Name: service-clusterip
Namespace: default
Labels: <none>
Annotations: <none>
Selector: app=service-env
Type: ClusterIP
IP Family Policy: SingleStack
IP Families: IPv4
IP: 10.97.1.1
IPs: 10.97.1.1
Port: <unset> 80/TCP
TargetPort: 80/TCP
Endpoints: 10.244.52.222:80,10.244.67.79:80,10.244.67.84:80
Session Affinity: None
Events: <none>
# 查看ipvs的映射规则
[root@master yaml]# ipvsadm -Ln
......
TCP 10.97.1.1:80 rr
-> 10.244.52.222:80 Masq 1 0 0
-> 10.244.67.79:80 Masq 1 0 0
-> 10.244.67.84:80 Masq 1 0 0
......
# 访问测试
# http://10.97.1.1:80
[root@master yaml]# curl http://10.97.1.1:80
10.244.67.84
[root@master yaml]# curl http://10.97.1.1:80
10.244.67.79
[root@master yaml]# curl http://10.97.1.1:80
10.244.52.222
HeadLiness
Endpoint是kubernetes中的一个资源对象,存储在etcd中,用来记录一个service对应的所有pod的访问地址,它是根据service配置文件中selector描述产生的。一个Service由一组Pod组成,这些Pod通过Endpoints暴露出来,Endpoints是实现实际服务的端点集合。换句话说,service和pod之间的联系是通过endpoints实现的。
创建Service-Headliness.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: service-headliness
namespace: default
spec:
selector:
app: service-env
clusterIP: None # 将clusterIP设置为None,即可创建headliness Service
type: ClusterIP
ports:
- port: 80
targetPort: 80
# 创建service
[root@master yaml]# kubectl create -f Service-Headliness.yaml
service/service-headliness created
# 查看service
# 发现CLUSTER-IP未分配IP
[root@master yaml]# kubectl get svc service-headliness -n default -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service-headliness ClusterIP None <none> 80/TCP 43s app=service-env
# 查看service详情
[root@master yaml]# kubectl describe svc service-headliness -n default
Name: service-headliness
Namespace: default
Labels: <none>
Annotations: <none>
Selector: app=service-env
Type: ClusterIP
IP Family Policy: SingleStack
IP Families: IPv4
IP: None
IPs: None
Port: <unset> 80/TCP
TargetPort: 80/TCP
Endpoints: 10.244.52.222:80,10.244.67.79:80,10.244.67.84:80
Session Affinity: None
Events: <none>
# 查看域名的解析情况
[root@master yaml]# kubectl exec -it pc-deployment-6895856946-9b24j -n default /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
# cat /etc/resolv.conf
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local host.com
nameserver 10.96.0.10
options ndots:5
# exit
# 查看域名解析记录
[root@master yaml]# dig @10.96.0.10 service-headliness.default.svc.cluster.local +short
10.244.67.84
10.244.52.222
10.244.67.79
NodePort
如果希望将Service暴露给集群外部使用,那么就要使用到另外一种类型的Service,称为NodePort类型。NodePort的工作原理其实就是将service的端口映射到Node的一个端口上,然后就可以通过NodeIp:NodePort
来访问service了。
创建Service-Nodeport.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: service-nodeport
namespace: default
spec:
selector:
app: service-env
type: NodePort # service类型
ports:
- port: 80
nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是:30000-32767), 如果不指定,会默认分配
targetPort: 80
# 创建service
[root@master yaml]# kubectl create -f Service-Nodeport.yaml
service/service-nodeport created
# 查看service
[root@master yaml]# kubectl get svc -n default -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service-nodeport NodePort 10.101.89.79 <none> 80:30002/TCP 20s app=service-env
# 访问测试
# 访问每个节点的30002端口
[root@master yaml]# curl http://master.host.com:30002
10.244.67.84
[root@master yaml]# curl http://work1.host.com:30002
10.244.67.79
[root@master yaml]# curl http://work2.host.com:30002
10.244.67.84
LoadBalancer
LoadBalancer和NodePort很相似,目的都是向外部暴露一个端口,区别在于LoadBalancer会在集群的外部再来做一个负载均衡设备,而这个设备需要外部环境支持的,外部服务发送到这个设备上的请求,会被设备负载之后转发到集群中。实现LoadBalancer需要外部设备,这里不做演示。
ExternalName
ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务,它通过externalName
属性指定外部一个服务的地址,然后在集群内部访问此service就可以访问到外部的服务了。
创建Service-Externalname.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: service-externalname
namespace: default
spec:
type: ExternalName # service类型
externalName: www.baidu.com #改成ip地址也可以
# 创建service
[root@master yaml]# kubectl create -f Service-Externalname.yaml
service/service-externalname created
# 查看域名解析记录
[root@master yaml]# dig @10.96.0.10 service-externalname.default.svc.cluster.local +short
www.baidu.com.
39.156.66.14
39.156.66.18
注意
service域名解析记录的域名组成如下
[资源名称].[命名空间].svc.cluster.local