Service 的概念

Kubernetes  Service 定义了这样一种抽象:一个
Pod 的逻辑分组,一种可以访问它们的策略 —— 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
k8s集群安装学习笔记四_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:
 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.ClusterIp:默认类型,自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP。
2.NodePort: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 : NodePort 来访问该服务。
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: NodePort。
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。没有任何类型代理被创建,这只有 kubernetes 1.7 或更高版本的 kube-dns 才支持。

k8s集群安装学习笔记四_负载均衡_02

 
VIP 和 Service 代理
在 Kubernetes 集群中,每个 Node 运行一个kube-proxy 进程。 kube-proxy 负责为 Service 实现了一种VIP(虚拟 IP)的形式,而不是 ExternalName 的形式。
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
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 
 
代理模式的分类 
Ⅰ、userspace 代理模式
k8s集群安装学习笔记四_代理模式_03

 

Ⅱ、iptables 代理模式
k8s集群安装学习笔记四_代理模式_04

 

Ⅲ、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 netfifilter 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,例如:
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 
 
k8s集群安装学习笔记四_重定向_05
 
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。
k8s集群安装学习笔记四_ide_06

 

为了实现图上的功能,主要需要以下几个组件的协同工作:
1.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。
2.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。
3.iptables 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中 。

 

创建 myapp-deploy.yaml 文件
[root@master manifests]# vim myapp-deploy.yaml 
apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment 
metadata: 
  name: myapp-deploy 
  namespace: default 
spec: 
  replicas: 3 
  selector: 
    matchLabels: 
      app: myapp 
      release: stabel 
  template: 
    metadata: 
      labels: 
        app: myapp 
        release: stabel 
        env: test 
    spec: 
      containers: 
      - name: myapp
        image: wangyanglinux/myapp:v2 
        imagePullPolicy: IfNotPresent 
        ports: 
        - name: http 
          containerPort: 80
创建 Service 信息
[root@master manifests]# vim myapp-service.yaml 
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  name: myapp 
  namespace: default 
spec: 
  type: ClusterIP 
  selector: 
    app: myapp 
    release: stabel 
  ports: 
  - name: http 
    port: 80 
    targetPort: 80
 
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 Cluster IP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来创建 Headless Service 。
这类 Service 并不会分配 Cluster IP, kube-proxy 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 。
[root@k8s-master mainfests]# vim myapp-svc-headless.yaml apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  name: myapp-headless
  namespace: default 
spec: 
  selector: 
    app: myapp 
  clusterIP: "None" 
  ports: 
  - port: 80 
    targetPort: 80
[root@k8s-master mainfests]# dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

 

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 
[root@master manifests]# vim myapp-service.yaml 
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  name: myapp 
  namespace: default 
spec: 
  type: NodePort 
  selector: 
    app: myapp 
    release: stabel 
  ports: 
  - name: http 
    port: 80 
    targetPort: 80

 

查询流程 
iptables -t nat -nvL KUBE-NODEPORTS

 

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。
 
k8s集群安装学习笔记四_vim_07

 

ExternalName
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:hub.atguigu.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。
 
kind: Service 
apiVersion: v1 
metadata: 
  name: my-service-1 
  namespace: default 
spec: 
  type: ExternalName 
  externalName: hub.atguigu.com

 

当查询主机 my-service.defalut.svc.cluster.local ( SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local )时,集群的DNS 服务将返回一个值 my.database.example.com 的 CNAME 记录。
访问这个服务的工作方式和其他的相同,唯一不同的是重定向发生在 DNS 层,而且不会进行代理或转发 。

 

 

好记性不如烂笔头,最难不过坚持