Kubernetes核心技术-service详解

Kubernetes 核心技术-s ervice 详解

一、k8s 的Service介绍

kubernetes中，pod是应用程序的载体，我们知道虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，我们可以通过pod的ip来访问应用程序，但pod的ip不是固定的，是根据所在宿主机的docker0网卡生成的，每次重启，更新，调度等情况IP都会变，那pod与pod之间需要互相调用，肯定不能用ip的，因为地址不是固定的，另外Pod IP仅仅是集群内可见的虚拟IP，外部无法访问，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。

Kubernetes的Service是一种抽象，它定义了一组Pod的逻辑集合和一个用于访问它们的策略（Service代理Pod集合对外表现是为一个访问入口）。一个Service的目标Pod集合通常是由Label Selector 来决定的，通常使用RR轮询算法。

例如，假定有一组 Pod，它们对外暴露了 9376 端口，同时还被打上 app=MyApp 标签：

bash 复制代码

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: my-service

spec:

  selector:

    app: MyApp

  ports:

    - protocol: TCP

      port: 80

      targetPort: 9376

上述配置创建一个名称为 "my-service" 的 Service 对象，它会将请求代理到使用 TCP 端口 9376，并且具有标签 "app=MyApp" 的 Pod 上。

Kubernetes 为为该service分配一个 IP 地址（有时称为 "集群IP"），该 IP 地址由kube-proxy使用。

注：service只有4层负载能力ip:port，无法提供7层负载（可以通过Ingress实现）

二、k8s的Service代理/工作模式

参考资料： https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/

Service能将pod的变化屏蔽在集群内部，同时提供负载均衡的能力，自动将请求流量分布到后端的pod，这一功能的实现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。

10.97.97.97:80 是service提供的访问入口

当访问这个入口的时候，可以发现后面有三个pod的服务在等待调用，

kube-proxy会基于rr（轮询）的策略，将请求分发到其中一个pod上去

这个规则会同时在集群内的所有节点上都生成，所以在任何一个节点上访问都可以。

bash 复制代码

[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  10.97.97.97:80 rr

  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0

  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0

  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

kube-proxy目前支持三种工作模式

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

注：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

kube-proxy支持三种代理/工作模式: userspace（用户空间），iptables和IPVS；它们各自的操作略有不同。

1、u serspace 代理模式

userspace模式下，kube-proxy会监视Kubernetes控制节点对Service对象和Endpoints对象的添加和移除操作。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。

当创建Service 时，Kubernetes master会给它指派一个虚拟IP地址，比如10. 97.97.97。假设 Service 的端口是 1234，该 Service 会被集群中所有的 kube-proxy 实例观察到。当代理看到一个新的Service，它会打开一个新的端口，建立一个从该 VIP 重定向到新端口的 iptables，并开始接收请求连接。

当一个客户端连接到一个 VIP，iptables 规则开始起作用，它会重定向该数据包到 Service代理的端口。Service代理选择一个backend pod，并将客户端的流量代理到 backend pod上。

这里为什么需要建iptables规则，因为kube-proxy 监听的端口在用户空间，所以需要一层 iptables 把访问服务的连接重定向给 kube-proxy 服务，这里就存在内核态到用户态的切换，代价很大，因此就有了iptables

2、Iptables代理模式

iptables模式下，kube-proxy会监视Kubernetes控制节点对 Service 对象和 Endpoints 对象的添加和移除。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。

当创建 Service 时，Kubernetes 控制节点会给它指派一个虚拟 IP 地址，比如 10. 97.97.97。假设 Service 的端口是 1234，该 Service 会被集群中所有的 kube-proxy 实例观察到。当代理看到一个新的 Service，它会配置一系列的 iptables 规则，从 VIP 重定向到 per-Service 规则。该 per-Service 规则连接到 per-Endpoint 规则，该 per-Endpoint 规则会重定向（目标 NAT）到 backend pod。

当一个客户端连接到一个 VIP，iptables 规则开始起作用。kube-proxy 在 iptables 模式下会选择（或者根据会话亲和性，或者随机）一个backend pod，数据包被重定向到这个 backend pod。

使用 iptables 处理流量具有较低的系统开销，因为流量由 Linux netfilter 处理，而无需在用户空间和内核空间之间切换。这种方法也可能更可靠。

如果 kube-proxy 在 iptables 模式下运行，并且所选的第一个 Pod 没有响应，则连接失败。这与用户空间模式不同：在这种情况下，kube-proxy 将检测到与第一个 Pod 的连接已失败，并会自动使用其他后端 Pod 重试。

你可以使用 Pod 就绪探测器验证后端 Pod 可以正常工作，以便 iptables 模式下的 kube-proxy 仅看到测试正常的后端。这样做意味着你避免将流量通过 kube-proxy 发送到已知已失败的 Pod。

3、IPVS 代理模式

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。

在大规模集群（例如10,000个服务）中，iptables 操作会显着降低速度。IPVS 专为负载平衡而设计，并基于内核内的哈希表。因此，你可以通过基于 IPVS 的 kube-proxy 在大量服务中实现性能一致性。同时，基于 IPVS 的 kube-proxy 具有更复杂的负载平衡算法（最少连接，轮询，加权等）。

在 ipvs 模式下，kube-proxy 监视 Kubernetes 服务和端点，调用 netlink 接口相应地创建 IPVS 规则，并定期将 IPVS 规则与 Kubernetes 服务和端点同步。访问服务时，IPVS 将流量定向到后端Pod之一。

IPVS 提供了更多选项来平衡后端 Pod 的流量。这些是：

rr：轮询（Round-Robin）

lc：最少链接（Least Connection），即打开链接数量最少者优先

dh：目标地址哈希（Destination Hashing)

sh：源地址哈希（Source Hashing）

sed：最短预期延迟（Shortest Expected Delay）

注1：

ipvs (IP Virtual Server) 是基于 Netfilter 的，作为 linux 内核的一部分，实现了传输层负载均衡，ipvs 集成在LVS(Linux Virtual Server)中，它在主机中运行，并在真实服务器集群前充当负载均衡器，可以将对 TCP/UDP 服务的请求转发给后端的真实服务器，因此 ipvs 天然支持 Kubernetes Service。ipvs 也包含了多种不同的负载均衡算法，例如轮询、最短期望延迟、最少连接以及各种哈希方法等，ipvs 的设计就是用来为大规模服务进行负载均衡的。

注2：

当 kube-proxy 以 IPVS 代理模式启动时，它将验证 IPVS 内核模块是否可用。如果未检测到 IPVS 内核模块，则 kube-proxy 将退回到以 iptables 代理模式运行。

bash 复制代码

# 此模式必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables
# 开启ipvs
[root@master1 ~]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
# 修改mode: "ipvs"
[root@master1 ~]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

三、K8s service的类型

Kubernetes ServiceTypes允许指定你所需要的Service类型，默认是ClusterIP。

Type 的取值以及行为如下：

ClusterIP： 它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP，通过集群的内部 IP 暴露服务，选择该值时服务只能够在集群内部访问。这也是默认的 ServiceType

**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，NodePort 服务会路由到自动创建的ClusterIP 服务。通过请求<节点IP>:<节点端口>，你可以从集群的外部访问一个 NodePort service。

**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。外部负载均衡器可以将流量路由到自动创建的NodePort 服务和ClusterIP服务上。

**ExternalName：**把集群外部的服务引入集群内部，直接使用。通过返回 CNAME 和对应值，可以将服务映射到externalName字段的内容（例如，foo.bar.example.com）。无需创建任何类型代理。

四、K8s service使用

1、实验环境准备

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deployment.yaml，内容如下：

$root@master1 \~\]# cat deployment.yaml$

bash 复制代码

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

$root@master1 \~\]# kubectl create -f deployment.yaml$

bash 复制代码

deployment.apps/pc-deployment created

查看deploy，pod信息

$root@master1 \~\]# kubectl get deploy,pod -n dev -o wide --show-labels$

bash 复制代码

NAME                            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR        LABELS
deployment.apps/pc-deployment   3/3     3            3           3m25s   nginx        nginx:1.17.1   app=nginx-pod   <none>

NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
pod/pc-deployment-5ffc5bf56c-25d6g   1/1     Running   0          3m25s   10.244.2.151   node2   <none>           <none>            app=nginx-pod,pod-template-hash=5ffc5bf56c
pod/pc-deployment-5ffc5bf56c-cp4rt   1/1     Running   0          3m25s   10.244.2.152   node2   <none>           <none>            app=nginx-pod,pod-template-hash=5ffc5bf56c
pod/pc-deployment-5ffc5bf56c-rg65b   1/1     Running   0          3m25s   10.244.1.126   node1   <none>           <none>            app=nginx-pod,pod-template-hash=5ffc5bf56c

为了方便后面的测试，修改下三台nginx的index.html页面（三台修改的IP地址不一致）

$root@master1 \~\]# kubectl exec -it pc-deployment-5ffc5bf56c-25d6g -n dev /bin/sh$

bash 复制代码

kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
# echo "10.244.2.151" > /usr/share/nginx/html/index.html

修改完毕之后，访问测试

bash 复制代码

[root@master1 ~]# curl 10.244.2.151
10.244.2.151
[root@master1 ~]# curl 10.244.2.152
10.244.2.152
[root@master1 ~]# curl 10.244.1.126
10.244.1.126

2、ClusterIP类型的service

**ClusterIP Service是 Kubernetes 的默认服务类型。**自动分配一个仅cluster内部可以访问的虚拟ip，集群内的其它应用都可以访问该服务。集群外部无法访问它

类型为ClusterIP的service，这个service有一个ClusterIP，其实就一个VIP。具体实现原理依靠kube proxy组件，通过iptables或是ipvs实现。

这种类型的service 只能在集群内访问

创建service-clusterip.yaml文件

bash 复制代码

[root@master1 ~]# cat service-clusterip.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # 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@master1 ~]# kubectl create -f service-clusterip.yaml 
service/service-clusterip created


使用 kuebctl get svc查看service :
[root@master1 ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97   <none>        80/TCP    93s   app=nginx-pod


查看service的详细信息
在这里有一个Endpoints列表，里面就是当前service可以负载到的服务入口
[root@master1 ~]# kubectl describe -n dev svc service-clusterip 
Name:              service-clusterip
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                10.97.97.97
IPs:               10.97.97.97
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.126:80,10.244.2.151:80,10.244.2.152:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>


查看ipvs的映射规则
[root@master1 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.126:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.151:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.152:80              Masq    1      0          0


访问10.97.97.97:80观察效果
[root@master1 ~]# for i in $(seq 1 10) ; do curl 10.97.97.97:80 ; done
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152

Endpoint

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

bash 复制代码

[root@master1 ~]# kubectl get endpoints -n dev -o wide
NAME                ENDPOINTS                                 AGE
service-clusterip       10.244.1.126:80,10.244.2.151:80,10.244.2.152:80   32m

负载分发策略

对Service的访问被分发到了后端的Pod上去，目前kubernetes提供了两种负载分发策略：

如果不定义，默认使用kube-proxy的策略，比如随机、轮询

基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个Pod上，此模式可以使在spec中添加sessionAffinity:ClientIP选项

bash 复制代码

[root@master1 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.126:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.151:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.152:80              Masq    1      0          0


循环访问测试
[root@master1 ~]# for i in $(seq 1 10) ; do curl 10.97.97.97:80 ; done
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152
10.244.2.151
10.244.1.126
10.244.2.152


修改分发策略----spec. sessionAffinity: ClientIP
查看ipvs规则【persistent 代表持久】
[root@master1 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr persistent 10800
  -> 10.244.1.126:80              Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.151:80              Masq    1      0          10        
  -> 10.244.2.152:80              Masq    1      0          0


循环访问测试
[root@master1 ~]# for i in $(seq 1 5) ; do curl 10.97.97.97:80 ; done
10.244.2.151
10.244.2.151
10.244.2.151
10.244.2.151
10.244.2.151


删除service
[root@master1 ~]# kubectl delete -f service-clusterip.yaml 
service "service-clusterip" deleted

3、NodePort类型的service

我们的场景不全是集群内访问，也需要集群外业务访问。NodePort当然是其中的一种实现方案

在之前的案例中，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

bash 复制代码

创建service-nodeport.yaml
[root@master1 ~]# cat service-nodeport.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  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@master1 ~]# kubectl create -f service-nodeport.yaml 
service/service-nodeport created


查看service
[root@master1 ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE     SELECTOR
service-nodeport   NodePort   10.100.133.32   <none>        80:30002/TCP   3m24s   app=nginx-pod

接下来可以通过浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口，即可访问到pod提供的应用了。该端口有一定的范围，比如默认Kubernetes将在--service-node-port-range标志指定的范围内分配端口（默认值：30000-32767）

4、LoadBalancer类型的service

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

参考资料：

++++https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/access-application-cluster/create-external-load-balancer/++++

++++https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/++++

LoadBalancer类型service 如下：

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: example-service
spec:
  selector:
    app: example
  ports:
    - port: 8765
      targetPort: 9376
      nodePort: 30003
  type: LoadBalancer
status:
  loadBalancer:
    ingress:
      - ip: 192.0.2.127

5、ExternalName类型的service

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

bash 复制代码

[root@master1 ~]# cat service-externalname.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName # service类型
  externalName: www.baidu.com  #改成ip地址也可以


创建service
[root@master1 ~]# kubectl create -f service-externalname.yaml 
service/service-externalname created


查看service
[root@master1 ~]# kubectl get -n dev svc -o wide
NAME                   TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)        AGE   SELECTOR
service-externalname   ExternalName   <none>          www.baidu.com   <none>         14s   <none>



域名解析
CoreDNS_IP的查看方式:
[root@master1 ~]# kubectl get svc -n kube-system
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns         ClusterIP   10.96.0.10       <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   27d



查看CoreDNS pod
[root@master1 ~]# kubectl get pod -n kube-system -o wide
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS       AGE     IP              NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
coredns-78fcd69978-fv2f5          1/1     Running   17 (42h ago)   27d     10.244.0.37     master1   <none>           <none>
coredns-78fcd69978-tn5vz          1/1     Running   17 (42h ago)   27d     10.244.0.36     master1   <none>           <none>
..................................
[root@master1 ~]# dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local
service-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME	www.baidu.com.
www.baidu.com.		30	IN	CNAME	www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.	30	IN	A	110.242.68.3
www.a.shifen.com.	30	IN	A	110.242.68.4



注：解析域名格式：
dig  @CoreDNS_IP  SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local
或
nslookup  SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local  CoreDNS_IP
类型为 ExternalName 的service将服务映射到 DNS 名称，而不是典型的选择器。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( 例如：www.baidu.com )。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
例如，以下Service定义将prod名称空间中的my-service服务映射到 my.database.example.com：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com



    当查询主机my-service.prod.svc.cluster.local 时（解析域名格式：SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local，默认就是svc.cluster.local），集群DNS服务返回CNAME记录，其值为 my.database.example.com。访问my-service的方式与其他服务的方式相同，但主要区别在于重定向发生在 DNS 级别，而不是通过代理或转发。
注：你需要 CoreDNS 1.7 或更高版本才能使用ExternalName类型。
[root@master1 ~]# kubectl describe -n dev service service-externalname 
Name:              service-externalname
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          <none>    #可以看到没有选择器
Type:              ExternalName
IP Families:       <none>
IP:                
IPs:               <none>
External Name:     www.baidu.com
Session Affinity:  None
Events:            <none>

6、HeadLess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HeadLess 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

所谓headless service指：没有ClusterIP的service，它仅有一个service name。这个服务名解析得到的不是service的集群IP，而是Pod的IP，当其它人访问该service时，将直接获得Pod的IP，进行直接访问

其实一般headless services一般结合StatefulSet来部署有状态的应用

bash 复制代码

创建service-headliness.yaml
[root@master1 ~]# cat service-headless.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  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@master1 ~]# kubectl create -f service-headless.yaml 
service/service-headliness created


获取service，发现CLUSTER-IP未分配
[root@master1 ~]# kubectl get -n dev svc service-headliness -o wide
NAME            TYPE  CLUSTER-IP  EXTERNAL-IP  PORT(S)  AGE  SELECTOR
service-headliness  ClusterIP  None   <none>    80/TCP    23s   app=nginx-pod


查看service详情
[root@master1 ~]# kubectl describe -n dev svc service-headliness 
Name:              service-headliness
Namespace:         dev
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:         10.244.1.126:80,10.244.2.151:80,10.244.2.152:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>


查看域名的解析情况
root@master1 ~]# kubectl exec -it pc-deployment-5ffc5bf56c-25d6g -n dev /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
nameserver 10.96.0.10
search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
[root@master1 ~]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN	A 10.244.2.152
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN	A 10.244.2.151
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN	A 10.244.1.126

五、k8s service定义

bash 复制代码

Service yaml的资源清单文件：
kind: Service  # 资源类型
apiVersion: v1  # 资源版本
metadata: # 元数据
  name: service # 资源名称
  namespace: dev # 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
    app: nginx
  type: # Service类型，指定service的访问方式
  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: TCP 
      port: 3017  # service端口
      targetPort: 5003 # pod端口
      nodePort: 31122 # 主机端口

|--------------------------------------|----------|----------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 属性名称 | 取值类型 | 是否必选 | 取值说明 |
| apiVersion | string | required | v1 |
| kind | string | required | Service |
| metadata | object | required | 元数据 |
| metadata.name | string | required | service名称 |
| metadata.namespace | string | required | 命名空间，默认为default |
| metadata.labels[] | list | | 自定义标签属性列表 |
| metadata.annotation[] | list | | 自定义注解属性列表 |
| spec | object | required | 详细描述 |
| spec.selector[] | list | required | label selector配置，将选择具有指定label标签的pod作为管理范围 |
| spec.type | string | required | service的类型，指定service的访问方式，默认值为ClusterIP **取值范围如下：**ClusterIP:虚拟服务的ip，用于k8s集群内部的pod访问；NodePort:使用宿主机的端口，使能够访问各node的外部客户端通过node的ip地址和端口就能访问服务；LoadBalancer:使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，需要在spec.status.loadBalancer字段指定外部负载均衡器的ip地址，并同时定义nodePort和clusterIP，用于公有云环境 |
| spec.clusterIP | string | | 虚拟服务的ip地址，当type=clusterIP时，如果不指定，则系统进行自动分配。也可以手工指定。当type=LoadBalancer时，则需要指定 |
| spec.sessionAffinity | string | | 是否支持session，可选值为ClientIP,表示将同一个源ip地址的客户端访问请求都转发到同一个后端pod，默认值为none |
| spec.ports[] | list | | Service需要暴露的端口列表 |
| spec.ports[].name | string | | 端口名称 |
| spec.ports[].protocol | string | | 端口协议，支持tcp和udp，默认值为 tcp |
| spec.ports[].port | int | | 服务监听的端口号 |
| spec.ports[].targetPort | int | | 需要转发到后端pod的端口 |
| spec.ports[].nodePort | int | | 当spec.type=NodePort时，指定映射到物理机的端口号 |
| status | object | | 当spec.type=LoadBalance时，设置外部负载均衡器的地址，用于公有云环境 |
| status.loadBalancer | object | | 外部负载均衡器 |
| status.loadBalancer.ingress | object | | 外部负载均衡器 |
| status.loadBalancer.ingress.ip | string | | 外部负载均衡器的ip地址 |
| status.loadBalancer.ingress.hostname | string | | 外部负载均衡器的主机名 |

六、K8s Service的三种端口

在实际生产环境中，一般有两种访问：对集群内部的访问，集群外部的访问

我们先理解Service Port的几种类型

Service yaml配置文件如下：

kind: Service

apiVersion: v1

metadata:

labels:

k8s-app: kubernetes-dashboard

name: kubernetes-dashboard

namespace: kubernetes-dashboard

spec:

type: NodePort #新增，修改配置使用NodePort方式映射端口

ports:

port: 443

targetPort: 8443

nodePort: 30008

selector:

k8s-app: kubernetes-dashboard
**port ：**service 暴露在 cluster ip （service的ip）上的端口，port 是提供给集群内部服务之间访问 service 的入口

**nodePort ：**是 k8s 提供给集群外部客户访问 service 入口的一种方式。会在宿主机上映射一个端口，供外部应用访问模式。不指定的话会随机分配个，分配的端口在apiserver的配置文件中指定了--service-node-port-range=30000-50000，表示只允许分配30000-50000之间的端口

比如一个nginx应用需要能被外部访问，就需要配置类型为type: NodePort,并且需要配置下nodePort: 30002(指定固定端口)，这样的话外部使用http://ip:30002就可以访问这个应用了

**targetPort ：**是 pod 中容器实例上的端口，即容器本身暴露的端口，和dockerfile中的expose意思一样

**port、nodePort 总结：**port 和 nodePort 都是 service 的端口，前者暴露给集群内客户访问服务，后者暴露给集群外客户访问服务

转发逻辑是：<NodeIP>:<nodeport> => <ServiceVIP>:<port>=> <PodIP>:<targetport>

七、多端口service

对于某些服务，你需要公开多个端口。Kubernetes允许你在Service对象上配置多个端口定义。为服务使用多个端口时，必须提供所有端口名称，以使它们无歧义

例如：在下面的例子中，Service设置了两个端口号，并且为每个端口号都进行了命名：

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
    - name: https
      protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 9377

注：

与一般的Kubernetes名称一样，端口名称只能包含小写字母、数字字符和"-""。端口名称还必须以字母、数字字符开头和结尾

例如，名称 123-abc 和 web 有效，但是 123_abc 和 -web 无效