K8S中Service详解（三）

元气满满的热码式2025-01-23 18:14

HeadLiness类型的Service

  • 在某些场景中，开发人员可能不想使用Service提供的负载均衡功能，而希望自己来控制负载均衡策略，针对这种情况，kubernetes提供了HeadLiness Service，这类Service不会分配Cluster IP，如果想要访问service，只能通过service的域名进行查询。

  • 在 Kubernetes 中，存在一种不分配 Cluster IP 的 Service 类型，称为 "Headless Service"。

  • Headless Service 的特点如下：

    • 不分配 Cluster IP：与标准的 ClusterIP 类型 Service 不同，Headless Service 不会为服务分配一个虚拟 IP 地址。

    • 通过域名访问：Pods 可以通过 Service 的 DNS 名称直接访问到后端的 Pods。由于没有 Cluster IP，客户端不能直接通过一个固定的 IP 地址来访问服务，而是通过 DNS 解析来获取后端 Pods 的实际 IP 地址。

    • 自定义负载均衡：开发者可以自由地实现自己的负载均衡策略，而不是依赖 Kubernetes 提供的内置负载均衡。

    • DNS 解析：Kubernetes 会为每个后端 Pod 创建一个 DNS 记录。这意味着通过 DNS 查询，客户端可以获取到后端所有 Pod 的 IP 地址。

    • 适用于无头服务：Headless Service 特别适合于那些需要直接与 Pod 通信的场景，例如，当使用 StatefulSets 部署具有唯一身份的 Pods 时。

bash 复制代码 
[root@k8s-master ~]# cat service-headliness.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-clusterip
  namespace: test
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None   #这里IP设为None
  type: ClusterIP
  sessionAffinity: ClientIP
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f service-headliness.yaml 
service/svc-clusterip created
[root@k8s-master ~]#  kubectl describe service/svc-clusterip -n test 
Name:              svc-clusterip
Namespace:         test
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                None
IPs:               None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.169.132:80,10.244.36.80:80,10.244.36.81:80
Session Affinity:  ClientIP
Events:            <none>
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc,pod -n test
NAME                    TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/svc-clusterip   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    2m44s

NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g   1/1     Running   0          3h17m
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-ctdtf   1/1     Running   0          3h17m
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-gjn74   1/1     Running   0          3h17m
[root@k8s-master ~]# kubectl exec -it pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g -n test /bin/bash
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
root@pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g:/# cat /etc/resolv.conf 
nameserver 10.96.0.10
search test.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local localdomain
options ndots:5
root@pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g:/# ^C
root@pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g:/# exit
exit
command terminated with exit code 130
[root@k8s-master ~]# dig @10.96.0.10  service-headliness.test.svc.cluster.local
-bash: dig: command not found
[root@k8s-master ~]# dig @10.96.0.10  service-headliness.test.svc.cluster.local

; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-26.P2.el7_9.16 <<>> @10.96.0.10 service-headliness.test.svc.cluster.local
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NXDOMAIN, id: 48627
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;service-headliness.test.svc.cluster.local. IN A

;; AUTHORITY SECTION:
cluster.local.		30	IN	SOA	ns.dns.cluster.local. hostmaster.cluster.local. 1737550192 7200 1800 86400 30

;; Query time: 17 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: Wed Jan 22 07:58:04 EST 2025
;; MSG SIZE  rcvd: 163

[root@k8s-master ~]# nslookup svc-clusterip.test.svc.cluster.local 10.96.0.10
Server:		10.96.0.10
Address:	10.96.0.10#53

Name:	svc-clusterip.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.36.81
Name:	svc-clusterip.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.36.80
Name:	svc-clusterip.test.svc.cluster.local
Address: 10.244.169.132

NodePort类型的Service

  • 之前的样例中，创建的Service的ip地址只有集群内部才可以访问，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。

  • NodePort 类型的 Service 是 Kubernetes 中用于将服务暴露给集群外部的一种方式。下面是 NodePort 类型 Service 的一些关键点：

    • 端口映射：NodePort 类型的 Service 会在集群的所有节点上打开一个静态端口（NodePort），这个端口范围通常是 30000-32767。这个端口将被映射到 Service 所代理的后端 Pods 的端口上。

    • 通过节点 IP 访问 ：外部用户可以通过 <NodeIP>:<NodePort> 的形式访问到这个 Service。这里的 NodeIP 是集群中任何节点的 IP 地址，而 NodePort 是 Service 映射的端口号。

    • 无需额外配置：与 LoadBalancer 类型相比，NodePort 不需要云服务商提供的额外配置或支持，因此它在不支持 LoadBalancer 的环境中非常有用。

    • 安全性考虑：由于 NodePort 会在所有节点上开放端口，因此需要考虑到安全性问题。通常建议使用防火墙规则来限制访问，只允许特定的 IP 地址访问这些端口。

    • 适用于简单的外部访问：NodePort 适合于简单的外部访问需求，但对于生产环境，通常推荐使用 LoadBalancer 或 Ingress，因为它们提供了更好的性能、安全性和高级路由功能。

bash 复制代码 
[root@k8s-master ~]# vim service-nodeport.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-nodeport
  namespace: test
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80     # Service 在所有节点上监听的端口号
      nodePort: 32522  # 默认的取值范围是：30000-32767, 如果不指定，会默认分配
      targetPort: 80  # 后端 Pod 监听的端口号
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f service-nodeport.yaml 
service/svc-nodeport created
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc -n test
NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
svc-clusterip   ClusterIP   None            <none>        80/TCP         13m
svc-nodeport    NodePort    10.96.150.190   <none>        80:32522/TCP   10s
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc,pod  -n test -o wide
NAME                    TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
service/svc-clusterip   ClusterIP   None            <none>        80/TCP         13m   app=nginx-pod
service/svc-nodeport    NodePort    10.96.150.190   <none>        80:32522/TCP   26s   app=nginx-pod

NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-4m68g   1/1     Running   0          3h28m   10.244.36.81     k8s-node1   <none>           <none>
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-ctdtf   1/1     Running   0          3h28m   10.244.169.132   k8s-node2   <none>           <none>
pod/pc-deployment-7b7c9c7cfd-gjn74   1/1     Running   0          3h28m   10.244.36.80     k8s-node1   <none>           <none>
[root@k8s-master ~]# curl 10.244.36.81:80
10.244.36.81  web-01

[root@k8s-master ~]# curl 192.168.58.231:32522
10.244.36.81  web-01
[root@k8s-master ~]# ipvsadm -Ln | grep -A3 32522
TCP  192.168.58.231:32522 rr
  -> 10.244.36.80:80              Masq    1      0          1         
  -> 10.244.36.81:80              Masq    1      0          1         
  -> 10.244.169.132:80            Masq    1      0          0         
--
TCP  10.244.235.192:32522 rr
  -> 10.244.36.80:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.36.81:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.169.132:80            Masq    1      0          0         
TCP  127.0.0.1:32522 rr
  -> 10.244.36.80:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.36.81:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.169.132:80            Masq    1      0          0         
TCP  172.17.0.1:32522 rr
  -> 10.244.36.80:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.36.81:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.169.132:80            Masq    1      0          0
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