Kubernetes-容器编排引擎(Service详解)

2022-09-05T05:32:00+00:00

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 0Service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: 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: targetPort: 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 service-env-77bd9f74d4-9hs5k 1/1 Running 0 108s 10.244.67.84 work1.host.com service-env-77bd9f74d4-s5hh5 1/1 Running 0 108s 10.244.67.79 work1.host.com # 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 10.244.67.79ClusterIP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 10.96.0.1 443/TCP 2d18h service-clusterip ClusterIP 10.97.1.1 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: Annotations: Selector: app=service-env Type: ClusterIP IP Family Policy: SingleStack IP Families: IPv4 IP: 10.97.1.1 IPs: 10.97.1.1 Port: 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: # 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 10.244.52.222HeadLinessEndpoint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 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: Annotations: Selector: app=service-env Type: ClusterIP IP Family Policy: SingleStack IP Families: IPv4 IP: None IPs: None Port: 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: # 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 10.244.67.79NodePort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 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 10.244.67.84LoadBalancerLoadBalancer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。ExternalNameExternalName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

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