kubernetes 的 Services 的分类

kubernetes 的 Services

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• 一： kubernetes 的 Services

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一： kubernetes 的 Services

1.1 Service 的概念

Kubernetes Service  定义了这样一种抽象：一个  Pod  的逻辑分组，一种能够访问它们的策略 —— 一般称为微
服务。 这一组  Pod  可以被  Service  访问到，一般是经过  Label Selector

Service可以提供负载均衡的能力，可是在使用上有如下限制：
只提供 4 层负载均衡能力，而没有 7 层功能，但有时咱们可能须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

1.2 Service 的类型

Service 在 K8s 中有如下四种类型

1.ClusterIp：默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部能够访问的虚拟 IP

2.NodePort：在 ClusterIP 基础上为 Service 在每台机器上绑定一个端口，这样就能够经过 : NodePort 来访
问该服务

3.LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，借助 cloud provider 建立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建立，
这只有 kubernetes 1.7 或更高版本的 kube-dns 才支持

1.3 VIP 和 Service 代理

在 Kubernetes 集群中，每一个 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，代理彻底在 userspace。在
Kubernetes v1.1 版本，新增了 iptables 代理，但并非默认的运行模式。 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

！为什么不使用 round-robin DNS？
  由于DNS 有缓存

1.4 代理模式的分类

1.4.1 userspace 代理模式

1.4.2 iptables 代理模式

1.4.3 ipvs 代理模式

这种模式，kube-proxy 会监视 Kubernetes  Service 对象和  Endpoints ，调用  netlink 接口以相应地建立
ipvs 规则并按期与 Kubernetes  Service 对象和  Endpoints 对象同步 ipvs 规则，以确保 ipvs 状态与指望一
致。访问服务时，流量将被重定向到其中一个后端 Pod
与 iptables 相似，ipvs 于 netfilter 的 hook 功能，但使用哈希表做为底层数据结构并在内核空间中工做。这意
味着 ipvs 能够更快地重定向流量，而且在同步代理规则时具备更好的性能。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 ：最小链接数
dh ：目标哈希
sh ：源哈希
sed ：最短时间望延迟
nq ： 不排队调度

1.5 ClusterIP

clusterIP 主要在每一个 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 本身内部实现有负载均衡的方法，并能够查询到这个 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

为了实现图上的功能，主要须要如下几个组件的协同工做：
apiserver 用户经过kubectl命令向apiserver发送建立service的命令，apiserver接收到请求后将数据存储
到etcd中
kube-proxy kubernetes的每一个节点中都有一个叫作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

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定义一个deployment

vim svc-deploy.yaml 
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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
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kubectl apply -f svc-deploy.yaml

定义service 对外访问：
vim myapp-service.yaml
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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
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kubectl apply -f service.yaml

1.6 Headless Service

有时不须要或不想要负载均衡，以及单独的 Service IP 。遇到这种状况，能够经过指定 Cluster
IP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来建立 Headless Service 。这类 Service 并不会分配 Cluster IP， kube-
proxy 不会处理它们，并且平台也不会为它们进行负载均衡和路由

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vim myapp-svc-headless.yaml
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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-headless
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: myapp
  clusterIP: "None"
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
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kubectl apply -f myapp-svc-headless.yaml

kubectl get pods -n kube-system -o wide 

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

kubectl get pod -o wide 
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1.7: 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，而后由 kube-proxy 进
一步到给对应的 pod

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vim nodeport.yaml
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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
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kubectl apply -f nodeport.yaml

kubectl get svc

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1.8 LoadBalancer

loadBalancer 和 nodePort 实际上是同一种方式。区别在于 loadBalancer 比 nodePort 多了一步，就是能够调用
cloud provider 去建立 LB 来向节点导流

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1.9 ExternalName

这种类型的 Service 经过返回 CNAME 和它的值，能够将服务映射到 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，它经过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务

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vim externalName.yaml
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kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service-1
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: www.baidu.com
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kubectl apply -f externalName.yaml

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。访问这个服务的工做方式和其余的相
同，惟一不一样的是重定向发生在 DNS 层，并且不会进行代理或转发

dig -t A my-service-1.default.svc.cluster.local. @10.244.0.11