关于k8s:K8S实战十-Service

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前言

Pod 曾经胜利运行起来了，然而有两个问题。

一是这些 Pod 无奈从集群内部间接拜访到，二是 Pod 呈现故障自愈后，IP 会发生变化。

如何解决这两个问题，这里有一个十分重要的概念：Service

更新历史

  • 20200625 – 初稿 – 左程立
  • 原文地址 – https://blog.zuolinux.com/2020/06/25/about-service.html

Service 的意义和特点

  1. 对一组 Pod 提供负载平衡（工作在 TCP/UDP 4 层）
  2. 避免 Pod 更换 IP 失联，即服务发现
  3. 通过 label selector 关联 Pod

Service 工作原理

Service 是由 kube-proxy 组件加上 iptables/LVS 独特实现。
说白了就是通过 kube-proxy 生成了一堆 iptables 规定，通过 iptables 规定来转发数据。

iptables 转发：

  1. K8S 默认的转发设置。
  2. 抉择后端 Pod 为随机抉择。
  3. 当 Pod 没有响应，连贯会失败，并没有健康检查机制。
  4. 须要配合 Pod 就绪探测器来确保拜访到衰弱的 Pod。
  5. 当集群规模达到上万个服务时，iptables 转发效率会显著升高。

LVS 转发：

  1. 基于内核哈希表，性能弱小，具备更高网络吞吐量。
  2. 实用于 Pod 量级大，转发规定更多的大规模集群。
  3. LVS 反对更多的 Pod 负载平衡调度算法。
  4. LVS 只负责负载平衡和代理性能，残余的包过滤和 SNAT 等操作还是须要 iptables 解决，但这些操作规定数量不会因 Pod 数量的减少而减少。
  5. 也叫 IPVS。

Service 的默认工作形式

创立 Pod 和 默认 Service，进行默认工作状态的测试。

先创立 3 个 Pod

cat nginx.yaml

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

创立一个默认类型的 Service，名称为 nginx-service

cat nginx-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP

port: 80
是 service 在集群外部的 VIP 端口

targetPort: 80
是 Pod 的端口

执行创立 

kubectl apply -f nginx.yaml 
kubectl apply -f nginx-service.yaml

查看运行状况 

[root@master01 ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-d46f5678b-cldf4   1/1     Running   0          21m   192.10.137.153   work03   <none>           <none>
nginx-deployment-d46f5678b-lnxh9   1/1     Running   0          21m   192.10.205.252   work01   <none>           <none>
nginx-deployment-d46f5678b-th8xq   1/1     Running   0          21m   192.10.75.89     work02   <none>           <none>

[root@master01 ~]# kubectl get service
NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx-service   ClusterIP   192.20.150.26   <none>        80/TCP    13m

查看名称为 nginx-service 的 service 胜利挂载的后端 Pod

[root@master01 ~]# kubectl get endpoints nginx-service
NAME            ENDPOINTS                                             AGE
nginx-service   192.10.137.153:80,192.10.205.252:80,192.10.75.89:80   14m

能够看到咱们创立的名为 nginx-service 的 Service 后端挂载了 3 个 Pod

给 3 个 Pod 写入内容，拜访 Pod 时返回本身的主机名 

kubectl exec nginx-deployment-d46f5678b-cldf4 -- sh -c 'echo $(hostname) > /usr/share/nginx/html/index.html';
kubectl exec nginx-deployment-d46f5678b-lnxh9 -- sh -c 'echo $(hostname) > /usr/share/nginx/html/index.html';
kubectl exec nginx-deployment-d46f5678b-th8xq -- sh -c 'echo $(hostname) > /usr/share/nginx/html/index.html';

咱们拜访 Service IP 看看 

[root@master01 ~]# curl 192.20.150.26
nginx-deployment-d46f5678b-th8xq
[root@master01 ~]# curl 192.20.150.26
nginx-deployment-d46f5678b-cldf4
[root@master01 ~]# curl 192.20.150.26
nginx-deployment-d46f5678b-lnxh9

能够看到 Service 胜利将申请代理到了后端的一组 Pod，并且进行了流量的调配。

这是 Service 的默认工作类型，只能在集群所属的节点上拜访到，来到集群后无奈被拜访到。

这种工作类型叫做 ClusterIP。

Service 对外提供服务的三种形式

上一节能够看到，Service 默认不对集群内部提供服务，那么如何能力在集群内部拜访到呢，有三种计划。

externalIPs 形式

Service 中配置能够 externalIPs，IP 为本集群中 work 节点宿主机 IP。

apiVersion: v1
kind: Service。。。。。。spec:。。。。。。externalIPs:
    - 192.168.10.16
    - 192.168.10.17

在 192.168.10.16/17 上执行 ss -lntp 能够看到 Service 定义的裸露端口。
在集群内部拜访 192.168.10.16/17 上 Service 裸露的端口即可。

NodePort 形式

革新 nginx-service.yaml，减少一行 type: NodePort

cat nginx-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP

创立 service

kubectl apply -f nginx-service.yaml

查看运行状况 

[root@master01 ~]# kubectl get service
NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-service   NodePort    192.20.167.221   <none>        80:30913/TCP   13m

参数 PORT(S) 80:30913/TCP，其中 30913 就是用来集群内部拜访的端口。

能够拜访任何一台物理宿主机的 ip:30913 来拜访到 Pod。

30913 是 K8S 从固定范畴 30000-32767 中抉择的，也能够通过参数 nodePort 指定固定端口。

可抉择范畴能够通过 kube-apiserver 的 –service-node-port-range 参数来批改。

[root@master01 ~]# ss -nltp | grep 30913
LISTEN     0      128          *:30913                    *:*

能够看到宿主机上监听了 30913 端口。

测试 

 在没有运行 K8S 集群的机器上拜访 K8S 宿主机

[root@192-168-10-18 ~]# curl 192.168.10.12:30913
nginx-deployment-d46f5678b-2pmts
[root@192-168-10-18 ~]# curl 192.168.10.12:30913
nginx-deployment-d46f5678b-zv8m4
[root@192-168-10-18 ~]# curl 192.168.10.12:30913
nginx-deployment-d46f5678b-2pmts

能够看到从集群内部能够胜利拜访到 Pod 中内容，并且为随机调配。

原理 

kube-proxy 在宿主机上创立了 iptables 规定，对宿主机 IP:30913 的拜访将被转发到 Service IP，而后 Service 再通过本人的 iptables 规定散发到 Pod

LoadBalancer 形式

NodePort 形式中，如果要正式对外提供服务，咱们须要在集群内部再创立一个高可用的负载均衡器，以不便把流量转发到宿主机凋谢的端口上，如果宿主机凋谢端口产生了变更，咱们须要手工批改前端负载均衡器。

私有云的 LoadBalancer 自动化了这一过程。

LoadBalancer 这种形式利用于私有云，提交一个 type: LoadBalancer 的 Service 创立申请后，私有云会帮咱们创立一个负载均衡器，该负载均衡器会把申请间接分发给 Pod，同时 Pod IP 发生变化后，会自动更新到负载均衡器上。

其余：Headless Service

通过指定 spec.clusterIP 的值为 “None” 能够创立 Headless Service。

Headless Service 不会调配 Cluster IP，kube-proxy 不会解决它们，而且平台也不会为它们进行负载平衡和路由。

定义了 selector 的无头服务，Endpoint 控制器会在 API 中创立 Endpoints 记录，并且批改 DNS 配置返回 A 记录，通过这个地址，申请能够间接达到 Service 的后端 Pod 上。

结束语

Service 对 IP 信息易变的 Pod 提供了服务发现、负载平衡等治理性能，同时提供了内部拜访的能力，从而使内部用户可能稳固的拜访到运行在集群外部的 Pod 提供的服务。

下面说的三种工作形式有如下问题：

  1. ClusterIP 形式默认工作在集群外部，应用参数 externalIPs 可指定哪个及诶按裸露端口，但无奈进行 7 层的 URL 跳转等管制
  2. NodePort 形式下，全副节点都会裸露该端口，但一个端口只能对应一个业务，适宜业务比拟少的环境或者测试环境，业务多了当前无奈无效治理
  3. LoadBalance 形式只适宜于现有的私有云平台，无奈用于自建集群，同时还须要额定费用

这些问题导致无奈间接利用于生产环境中。

如果想提供给自建集群的生产环境应用，须要在 Service 后面再加一层 Ingress Controller。

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正文完
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发表至： k8s
2020-09-18
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