五、Service详解

一、Service简介

1.1 service作用

作用：

  • 使集群内部能访问pod，或者集群外访问pod

  • 用于pod的服务发现与负载均衡（TCP/UDP 4层）

  • 通过selector指定某一类pod的标签相关联pod

  • 底层原理是通过iptables和IPVS二种网络模式来实现的服务发现跟负载均衡

为什么要用到service，因为Pod是不稳定的，随时可能停止在被控制器拉起，这样ip就会发生变化，所以需要service提供一个固定的ip来访问这些pod

pod的服务发现：

通过deployment或者replicas控制器创建的pod，指定了pod的副本个数，当pod的副本个数扩容或裁剪的时候，service是自动发现新增的pod并给他流量，自动发现裁剪的pod，不再给这类下线的pod流量，也就访问不到下线的pod了。

负载均衡：

使用service关联多个pod，流量是负载均衡到每个pod上的。

底层原理：

Service工作模式有三种：userspace（k8s 1.1版本之前使用），iptables（k8s 1.10版本之前使用），ipvs（k8s 1.11版本之后一直默认使用）

目前k8s默认使用ipvs模式来转发流量的，Service也是通过这种模式来找pod的。

参考资料：Service三种工作模式

Iptables实现流量转发

image-20211120192517593

可使用命令查看规则

iptables -L -n #查看

ipvs实现流量转发

image-20211120192923243

可使用命令查看规则

ipvsadm -ln

参考资料：iptables跟ipvs区别

1.2 service类型

service类型分为:

  • ClusterIP

​ 默认，分配一个只有集群内部节点可以访问的虚拟IP，集群内部节点指的是master跟node节点

  • NodePort

​ 在每个集群节点上分配一个端口作为外部访问入口，集群外部节点也能访问

  • LoadBalancer

​ 负载均衡器，工作在特定的Cloud Provider(云平台)上，例如Google Cloud，AWS，OpenStack

  • ExternalName

​ 表示把集群外部的服务引入到集群内部中来，即实现了集群内部pod和集群外部的服务进行通信；也可用于不同命名空间之间的通信。

参考资料：LoadBalancer详解，ExternalName详解

补充：

ClusterIP根据是否生成ClusterIP又可分为普通Service和Headless Service（无头服务）

  • 普通Service:

    为Kubernetes的Service分配一个集群内部可访问的固定的虚拟IP(Cluster IP), 实现集群内的访问。

  • Headless Service: (无头服务)

    该服务不会分配Cluster IP, 也不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡。而是通过DNS为每个pod提供一个域名，这样我们能访问到每个单独的pod。

参考资料：Headless Service详解

二、使用Service

2.1 ClusterIP类型

集群IP模式，只能在集群内部进行访问，如master跟node节点上，将某一类相同标签的pod映射出来，分配一个service的ip来进行访问。

如下图所示，使用Deployment资源创建了3个pod，将这三个pod的80端口映射为8000端口，并提供一个Service的ip来访问这些pod，这时我们在集群中的任意节点（即Master或者Node节点上）通过Service的IP加端口就能负载均衡访问到这3个pod。

image-20211120171542597

下面我们来创建一个该类型的Service服务体验一下。

1.使用命令创建方式

定义一个名为my-dep的Deployment资源，里面包含有3个pod副本，每个pod中含有一个nginx容器

kubectl create deployment my-dep --image=nginx --replicas=3
kubectl get deploy

创建Service，默认就是--type=ClusterIP模式，这里也可以不写--type=ClusterIP

kubectl expose deploy my-dep --port=8000 --target-port=80 --type=ClusterIP --protocol=TCP

查看当前的service

 kubectl get services
 kubectl get svc

可以看到该Service的集群IP为10.96.100.203，暴露的端口为8000，我们在任意集群节点上都可访问curl http://10.96.100.203:8000 负载均衡访问到3个pod中。

什么，你还不信是负载均衡访问到后面的pod的？那么我们分别修改这3个pod中的index.html文件

#查看创建的pod名
kubectl get pods

#依次修改每个pod的html页面，注意进入容器后使用ctrl+d退出容器
kubectl exec -it my-dep-5b7868d854-bntks -- /bin/bash
echo 'this is 1 page' > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改第二个pod
...
echo 'this is 2 page' > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改第三个pod
...
echo 'this is 3 page' > /usr/share/nginx/html/index.html

#访问Service服务
curl http://10.96.100.203:8000

image-20211121152315038

2.使用yaml文件创建方式

1.创建deployment的yaml文件

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-dep.yml
apiVersion: apps/v1  #版本信息使用kubectl explain deployment查看
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-dep

spec:               
  replicas: 2     #定义2个pod副本             
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-dep  #匹配的pod标签名
      
  template:               
    metadata:
      name: nginx          
      labels:
        app: nginx-dep         # pod的标签名，要跟matchLabels里定义的一致
    spec:
      containers:              
      - name: nginx          
        image: nginx:1.15-alpine
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80

#应用yaml清单
kubectl apply -f nginx-dep.yml

2.创建Service的yaml文件

这里关联的是标签名为nginx-dep的pod

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-svc.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: default
  labels:
    app: nginx-svc
    
spec:
  clusterIP: 10.96.139.8     #指定ClusterIP,不写此行会自动分配一个Service的ip
  type: ClusterIP   #可以不写此行，默认为ClusterIP模式
  selector:
    app: nginx-dep #关联的pod的标签名
  ports:
  - port: 8000
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    
#应用yaml清单
kubectl apply -f nginx-svc.yml

查看Pod的标签名

kubectl get pods --show-labels
kubectl get pod -l app=nginx-dep

3.查看service，跟deployment，endpoints节点信息

kubectl get svc,deploy,ep

image-20211121171454976

这里的endpoints指的是pod，可以查看pod的IP地址

导出yaml文件

kubectl get svc nginx-svc -o yaml> nginx-svc.yaml

编辑修改资源

kubectl edit svc nginx-svc

Service服务发现

关于Service的服务发现，我们来做个实验。

这里就着前面搞的那个deloyment资源，原来是3个pod副本，我们改成2个副本

kubectl get deploy

#编辑my-dep资源
kubectl edit deploy my-dep
...
replicas: 2 #修改副本数为2
...

#访问Service服务
curl http://10.96.100.203:8000

这时发现还是能正常访问Service服务，这就是Service的服务发现功能，自动感知pod扩容和裁剪，无需我们人工操作

使用Service名访问

前面我们是通过访问service的IP发现是可以负载均衡到后面的pod上的，我们也可以在容器内部访问service的名字达到一样的效果。

kubectl get svc #得到Service名字my-dep
kubectl get pods #查看pod
kubectl exec -it my-dep-5b7868d854-crh94 -- /bin/bash #进入容器
curl my-dep.default.svc:8000
curl my-dep:8000

image-20211121161100466

此时的my-dep.default.svc:8000中的my-dep为服务名，default为命名空间，svc表示service，可简写为my-dep:8000，需要进入容器中访问才能用这种方式，因为有coredns解析，但在集群节点上无法使用，集群节点只能用Service_ip:8000的方式访问，因为没有dns解析

2.2 NodePort类型

在每台集群节点上都映射端口，这样访问集群任意节点的端口就能访问到pod提供的服务，这就不限于集群中了，集群外也能访问。

下面我们来创建一个该类型的Service服务体验一下。

1.使用命令创建方式

定义一个名为my-dep的Deployment资源，里面包含有3个pod副本，每个pod中含有一个nginx容器。

kubectl create deployment my-dep --image=nginx --replicas=3
kubectl get deploy

创建Service，指定类型为NodePort

kubectl expose deploy my-dep --port=8000 --target-port=80 --type=NodePort --protocol=TCP

查看当前的service

 kubectl get services
 kubectl get svc

这里可以看到名为my-dep的Service使用了10.96.27.163的集群IP，暴露了一个8000端口，用于集群内部访问；还有一个38780端口，可用于集群外部访问，这个38780端口是在每个集群节点上都开了

访问

#在集群内部访问
curl 10.96.27.163:8000

#10.154.0.111是我的master的IP地址，其他两台是我的node节点
#在集群外部使用浏览器访问http://10.154.0.111:38780
#在集群外部使用浏览器访问http://10.154.0.112:38780
#在集群外部使用浏览器访问http://10.154.0.113:38780

注意，这个38780端口在任何一台集群节点上都开放了，该端口是随机暴露的，范围在30000-32767之间

如果觉得访问集群节点加端口的方式不很方便，可以使用Nginx做负载均衡，或者Ingress控制器做负载均衡。

2.使用yaml文件创建方式

这里使用我们之前创建的Deployment关联的那2个pod，对了，每个pod可以关联多个Service，名为nginx-dep的pod之前关联了ClusterIP类型的Service，这里我们继续用它关联NodePort类型的Service。

1.创建NodePort的Service

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-svc2.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc2
  namespace: default
  labels:
    app: nginx-svc2
    
spec:
  type: NodePort   #这里改为NodePort模式
  selector:
    app: nginx-dep #关联的pod的标签名
  ports:
  - port: 8000
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    
#应用yaml清单
kubectl apply -f nginx-svc2.yml

2.查看service，跟deployment，endpoints节点信息

kubectl get svc,deploy,ep

image-20211122235313577

如果不想使用集群IP加端口的方式访问，可以部署一台Nginx作为负载均衡器，这样能更加规范化。

补充：

我们也可以编辑之前ClusterIP类型创建的名为my-dep的Service，将其改为ClusterIP模式

#编辑名为nginx-svc的Service
kubectl edit service nginx-svc
type: NodePort #修改type为NodePort

#或者
kubectl patch service nginx-svc -p '{"spec": {"type":"NodePort"}}'

2.3 loadbalancer类型

使用云厂商的提供的负载均衡器，关联到 loadbalancer类型的Service，这样我们就能在集群外访问云服务厂商的LB，访问到我们的pod服务了。

访问流程：用户-->域名-->云服务提供端提供LB-->NodeIP:Port(serviceIP)-->Pod IP：端口

image-20211115103559869

具体方式就是修改Service的type: LoadBalancer，然后在云平台上创建一个LB，关联到该Service即可，我没有使用过厂商的云平台，这里可以自行查看文档，应该很简单的。

参考资料：腾讯云LoadBalancer，华为云LoadBalancer

2.4 ExternalName类型

ExternalName类型的Service，就是将该Service名跟集群外部服务地址做一个映射，使之访问Service名称就是访问外部服务。

这里使用两个案例来介绍，一个是绑定外部域名，也可以绑定其他命名空间的域名。

1.绑定集群外部域名

把外部的服务绑定到集群内部的ExternalName类型的Service上，这样访问该Service名就能访问到外部服务，先来看一个小例子

1.先创建一个带有curl命令的busybox的pod

[root@k8s-master01 ~]# vim busybox.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: yauritux/busybox-curl
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 30000000

2.再创建一个ExternalName类型的Service，绑定的是外部域名www.k8sec.com

[root@k8s-master01 ~]# vim externelname.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: k8sec        
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: www.k8sec.com    # 对应的外部域名为www.k8sec.com
  
#应用YAML文件
kubectl apply -f externelname.yml

3.查看Service

kubectl get svc

image-20211123150415292

4.访问

这时我们就能通过访问名为k8sec.default.svc的Service访问到www.k8sec.com

#进入第一步创建的busybox
kubectl exec -it busybox -- /bin/sh
curl -I k8sec
curl -I k8sec.default.svc

image-20211123150558281

5, 查看名为k8sec的Service的dns解析

yum install -y bind-utils
dig -t A k8sec.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10 #这里10.96.0.10是集群dns地址

可以看出其实是做了一个CNAME，CNAME就是域名映射，将名为k8sec.default.svc的Service映射到www.k8sec.com，我们访问这个Service名，就相当于访问到了www.k8sec.com

这么做的好处就是，一旦外部服务发生了地址变更，如www.k8sec.com挂了，只需要修改Service中的externalName字段即可，对于集群内部是无感知的。

同样我们也可以换成别的服务，如mysql服务，externalName字段改为mysql服务的VIP，这样集群内部就能通过Service名访问到外部的mysql服务了。

2.绑定其他命名空间的域名

这里要注意一点的是，不同命名空间的pod是可以直接通信的，我们使用ExternalName类型的Service本质上就是创建一个用于访问的别名。

1.创建test命名空间

kubectl create ns test

2.在test命名空间中创建nginx的Service

kubectl create deployment nginx --image=nginx -n test
kubectl expose deploy nginx --port=80 --target-port=80 -n test

3.在默认命名空间中创建一个busybox

[root@k8s-master01 ~]# vim busybox.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: yauritux/busybox-curl
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 30000000

4.创建ExternalName类型的Service绑定test命名空间的Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-external
spec:
  type: ExternalName
  externalName: nginx.test.svc.cluster.local 
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

5.验证

#进入处于默认命名空间的busybox中，访问nginx-external
kubectl exec -it busybox -- /bin/sh
curl -I nginx-external
curl -I nginx-external.default.svc

image-20211123154033953

6.查看dns解析

dig -t A nginx-external.default.svc.cluster.local.  @10.96.0.10

还有一点要注意: 集群内的Pod会继承Node上的DNS解析规则。所以只要Node可以访问的服务，Pod中也可以访问到, 这就实现了集群内服务访问集群外服务

参考资料：ExternalNames说明，ExternalNames案例

三、补充

3.1 sessionAffinity

可以将来自同一个客户端的请求始终转发至同一个后端的Pod对象，用于pod的会话保持，就是第一次访问谁，后面都访问这个节点。

举个例子，如果你使用账号密码登录，不使用会话保持，那么每次刷新页面就会重新登录一次，因为http是无状态的，每次请求都没有联系。

使用了会话保持就能基于客户端IP地址识别客户端身份，不再每次访问就登录一次。

跟nginx的ip_hash算法类似。

1.设置sessionAffinity为Clientip，启用sessionAffinity

#直接修改service里的参数
kubectl patch svc my_service -p '{"spec": {"sessionAffinity":"ClientIP"}}'

#或者
kubectl edit svc my-service
...
sessionAffinity: ClientIP

#取消sessionAffinity 
kubectl patch svc my_service -p '{"spec": {"sessionAffinity":"None"}}'

3.2 headless service

普通的ClusterIP service是service name解析为cluster ip,然后cluster ip对应到后面的pod ip

而无头service是指service name 直接解析为后面的pod ip，也就是说没有ClusterIP了

1, 编写YAML文件

[root@k8s-master01 ~]# vim headless-service.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
   name: headless-service
   namespace: default
spec:
   clusterIP: None                                  # None就代表是无头service
   type: ClusterIP                                  # ClusterIP类型,也是默认类型
   ports:                                                # 指定service 端口及容器端口
   - port: 80                                          # service ip中的端口
     protocol: TCP
     targetPort: 80                                 # pod中的端口
   selector:                                           # 指定后端pod标签
     app: nginx                     # 可通过kubectl get pod -l app=nginx查看哪些pod在使用此标签

注意这里的 clusterIP: None 是没有IP的

2, 应用YAML文件创建无头服务

kubectl apply -f headless-service.yml

3, 验证

kubectl get svc

可以看到headless-service没有CLUSTER-IP,用None表示

image-20211123161235281

我们查看headless-service的DNS解析发现解析到了如下两个IP地址

dig -t A headless-service.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

image-20211123161335174

接着查看pod的ip会发现，这两个IP是一致的，也就是说headless service做dns解析是直接解析到pod的

 kubectl get pods -o wide

image-20211123161553372

需要注意的是对这类 Service 并不会分配 Cluster IP，kube-proxy 不会处理它们，而且集群也不会为它们进行负载均衡和路由。

这种Service主要用于statefulset控制器，用于部署有状态的pod应用，以后学到了再说吧。

参考资料：Service详解

3.3 kube-DNS

DNS服务监视Kubernetes API，为每一个Service创建DNS记录用于域名解析

headless service需要DNS来解决访问问题

1, 查看kube-dns服务的IP

kubectl get svc -n kube-system
#查看到coreDNS的服务地址是10.96.0.10

image-20211123162412708

四、参考资料

黑马Linux-k8s第三天视频

尚硅谷云原生课程-p54-p56

今天的学习是为了以后的工作更加的轻松！
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原文地址：https://www.cnblogs.com/tz90/p/15593814.html