1、Service介绍

在kubernetes中，pod是应用程序的载体，我们可以通过pod的ip来访问应用程序，但是pod的ip地址不是固定的，这也就意味着不方便直接采用pod的ip对服务进行访问。

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。

Service在很多情况下只是一个概念，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Service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。[root@node1 ~]# ipvsadm -LnIP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConnTCP  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

1.1、kube-proxy支持的工作模式

kube-proxy目前支持三种工作模式:

userspace 模式：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。
iptables 模式：iptables模式下，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。
ipvs 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。（此模式必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables）

如何开启ipvs

[root@master ~]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system[root@master ~]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system[root@node1 ~]# ipvsadm -LnIP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConnTCP  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

2、Service类型

Service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

ClusterIP：默认值，它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问
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
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
ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用

3、Service使用

3.1、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：

apiVersion: apps/v1kind: Deployment      metadata:  name: pc-deployment  namespace: devspec:   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@master ~]# kubectl create -f deployment.yamldeployment.apps/pc-deployment created

查看pod详情

[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labelsNAME                             READY   STATUS     IP            NODE     LABELSpc-deployment-66cb59b984-8p84h   1/1     Running    10.244.1.40   node1    app=nginx-podpc-deployment-66cb59b984-vx8vx   1/1     Running    10.244.2.33   node2    app=nginx-podpc-deployment-66cb59b984-wnncx   1/1     Running    10.244.1.39   node1    app=nginx-pod
# 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）# kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh# echo "10.244.1.40" > /usr/share/nginx/html/index.html

修改完毕之后，访问测试

[root@master ~]# curl 10.244.1.4010.244.1.40[root@master ~]# curl 10.244.2.3310.244.2.33[root@master ~]# curl 10.244.1.3910.244.1.39

3.2、ClusterIP类型的Service

创建service-clusterip.yaml文件

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: service-clusterip  namespace: devspec:  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@master ~]# kubectl create -f service-clusterip.yamlservice/service-clusterip created

查看service

[root@master ~]# kubectl get svc -n dev -o wideNAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTORservice-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97   <none>        80/TCP    13s   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@master ~]# kubectl describe svc service-clusterip -n devName:              service-clusteripNamespace:         devLabels:            <none>Annotations:       <none>Selector:          app=nginx-podType:              ClusterIPIP:                10.97.97.97Port:              <unset>  80/TCPTargetPort:        80/TCPEndpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80Session Affinity:  NoneEvents:            <none>

查看ipvs的映射规则

[root@master ~]# ipvsadm -LnTCP  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

访问10.97.97.97:80观察效果

[root@master ~]# curl 10.97.97.97:8010.244.2.33

3.2.1、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。

3.2.2、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

查看ipvs的映射规则【rr 轮询】

[root@master ~]# ipvsadm -LnTCP  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

# 循环访问测试

[root@master ~]# while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;10.244.1.4010.244.1.3910.244.2.3310.244.1.4010.244.1.3910.244.2.33

修改分发策略----sessionAffinity:ClientIP

查看ipvs规则【persistent 代表持久】

[root@master ~]# ipvsadm -LnTCP  10.97.97.97:80 rr persistent 10800  -> 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

循环访问测试

[root@master ~]# while true;do curl 10.97.97.97; sleep 5; done;10.244.2.3310.244.2.3310.244.2.33

删除service

[root@master ~]# kubectl delete -f service-clusterip.yamlservice "service-clusterip" deleted

3.3、HeadLiness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HeadLiness 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。

创建service-headliness.yaml

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: service-headliness  namespace: devspec:  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@master ~]# kubectl create -f service-headliness.yamlservice/service-headliness created

获取service，发现CLUSTER-IP未分配

[root@master ~]# kubectl get svc service-headliness -n dev -o wideNAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTORservice-headliness   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    11s   app=nginx-pod

查看service详情

[root@master ~]# kubectl describe svc service-headliness  -n devName:              service-headlinessNamespace:         devLabels:            <none>Annotations:       <none>Selector:          app=nginx-podType:              ClusterIPIP:                NonePort:              <unset>  80/TCPTargetPort:        80/TCPEndpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80Session Affinity:  NoneEvents:            <none>

查看域名的解析情况

[root@master ~]# kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh/ # cat /etc/resolv.confnameserver 10.96.0.10search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local

[root@master ~]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.localservice-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.40service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.39service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.33

3.4、NodePort类型的Service

在之前的样例中，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。

创建service-nodeport.yaml

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: service-nodeport  namespace: devspec:  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@master ~]# kubectl create -f service-nodeport.yamlservice/service-nodeport created

查看service

[root@master ~]# kubectl get svc -n dev -o wideNAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)       SELECTORservice-nodeport   NodePort   10.105.64.191   <none>        80:30002/TCP  app=nginx-pod

# 接下来可以通过电脑主机的浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口，即可访问到pod

3.5、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。

3.6、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。

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  name: service-externalname  namespace: devspec:  type: ExternalName # service类型  externalName:   #改成ip地址也可以

创建service

[root@master ~]# kubectl  create -f service-externalname.yamlservice/service-externalname created

域名解析

[root@master ~]# dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.localservice-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME ..          30      IN      CNAME          30      IN      A       39.156.66.18       30      IN      A       39.156.66.14

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