Kubernetes service 定义了这样一种抽象:一个Pod的逻辑分组,一种可以访问他们的策略 -- 通常称为微服务。这一组Pod能够被service访问到,通常是通过Label Selector.

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_负载均衡

Service能够提供负载均衡的能力,但是在使用上有以下限制:

① 只提供4层负载均衡能力,而没有7层功能,但有时我们可能需要更多的匹配规则来转发请求,这点上4层负载均衡是不支持的

 

Service的类型

service在k8s中有以下四种类型

① Clusterlp:默认类型,自动分配一个仅Cluster内部可以访问的虚拟IP

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_负载均衡_02

 

 

②NodePort: 在clusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口,这样就可以通过<NodeIP>:sNodePort来访问该服务;

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_代理模式_03

 

 

③ loadBalancer:在NodePort的基础上,借助cloud provider创建一个外部负载均衡器,并将请求转发

    到<NodeIP>:NodePorts

   

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_04

 

 

④ ExternalName:把集群外部的服务引入到集群内部来,在集群内部直接使用。没有任何

    类型代理会被创建,这只有kubernetes1.7 或更高版本的kube-dns才支持

    

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_05

 

⑤ headless:通过域名解析来访问服务

 

代理模式的分类

userspace 代理模式:

    

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_负载均衡_06

 

iptables 代理模式:

    

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Pod_07

 

ipvs 代理模式:

这种模式,kube-proxy 会监视 Kubernetes Service 对象和 Endpoints ,调用 netlink 接口以相应地创建ipvs 规则并定期与 Kubernetes Service 对象和 Endpoints 对象同步 ipvs 规则,以确保 ipvs 状态与期望一致。访问服务时,流量将被重定向到其中一个后端 Pod。

与 iptables 类似,ipvs 于 netfilter 的 hook 功能,但使用哈希表作为底层数据结构并在内核空间中工作。这意味着 ipvs 可以更快地重定向流量,并且在同步代理规则时具有更好的性能。此外,ipvs 为负载均衡算法提供了更

多选项,

rr :轮询调度

lc :最小连接数

dh :目标哈希

sh :源哈希

sed :最短期望延迟

nq : 不排队调度

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_08

 

 

ClusterIP

clusterIP 主要在每个 node 节点使用 iptables,将发向 clusterIP 对应端口的数据,转发到 kube-proxy 中。然后 kube-proxy 自己内部实现有负载均衡的方法,并可以查询到这个 service 下对应 pod 的地址和端口,进而把数据转发给对应的 pod 的地址和端口。

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Pod_09

 

 

为了实现图上的功能,主要需要以下几个组件的协同工作:
    apiserver 用户通过kubectl命令向apiserver发送创建service的命令,apiserver接收到请求后将数据存储到etcd中。
    kube-proxy kubernetes的每个节点中都有一个叫做kube-porxy的进程,这个进程负责感知service,pod的变化,并将变化的信息写入本地的iptables规则中。
    iptables 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中。

    

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_10

 

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_11

 Headless Service

      有时不需要或不想要负载均衡,以及单独的 Service IP 。遇到这种情况,可以通过指定 ClusterIP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来创建 Headless Service 。这类 Service 并不会分配 Cluster IP, kubeproxy不会处理它们,而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由。

     

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_12

 

NodePort
    nodePort 的原理在于在 node 上开了一个端口,将向该端口的流量导入到 kube-proxy,然后由 kube-proxy 进一步到给对应的 pod。

    

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Pod_13

 

  查询流程

 

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_Kubernetes_14

 

   LoadBalancer
   loadBalancer 和 nodePort 其实是同一种方式。区别在于 loadBalancer 比 nodePort 多了一步,就是可以调用cloud provider 去创建 LB 来向节点导流。

 

Grid Kubernetes Tanzu 服务 kubernetes service loadbalance_代理模式_15