Kubernetes中Service的使用

劉新元發表於2020-12-02

目錄

簡介

Service是Kubernetes的核心概念，通過建立Service，可以為一組具有相同功能的容器應用提供一個統一的入口地址，並且將請求負載分發到後端的各個容器應用上。

Service從邏輯上代表了一組Pod，具體是哪組Pod則是由label來挑選的

在Kubernetes中Service的Cluster IP實現資料包文請求的轉發，都離不開node上部署的重要元件 kube-proxy

kube-proxy作用

  • 實時監聽kube-api，獲取建立service的建立，升級資訊，增加或刪除pod資訊。來獲取Pod和VIP的對映關係
  • 維護本地Netfileter iptables IPVS核心元件
  • 通過修改和更新ipvs規則來實現資料包文的轉發規則
  • 構建路由資訊，通過轉發規則轉發報文到對應的pod上

1. Service資源定義

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 name: nginx-svc
 labels:
   app: nginx
spec:
 type: ClusterIP
 ports:
   - port: 80
      targetPort: 80
 selector:
   app: nginx

1.1 Service Type

根據建立Service的type不同 可以分為以下幾種型別

  • ClusterIP
    預設方式，根據是否生成ClusterIP又可以分為普通Service和Headless Service兩類

    此方式僅用於叢集內部之間實現通訊的

  • NodePort

    NodePort模式除了使用cluster ip外，也將service的port對映到每個node的一個指定內部port上，對映的每個node的內部port都一樣。可以通過訪問Node節點的IP實現外部通訊

  • LoadBalancer
    要配合支援公有云負載均衡使用比如GCE、AWS。其實也是NodePort，只不過會把:自動新增到公有云的負載均衡當中

  • ExternalName

    外部IP;如果叢集外部需要有一個服務需要我們進行訪問；那麼就需要在service中指定外部的IP讓service與外部的那個服務進行訪問;那麼接下的叢集內部到外部那個資料包走向便是:資料包先到service然後由service交給外部那個服務；回來的資料包是:交給node node交給service service交給Pod

下面說下生產常用的型別定義以及使用

ClusterIP

定義一個web應用

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-deploy
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myappnginx
      release: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myappnginx
        release: stable
    spec:
      containers:
      - name: nginxweb
        image: nginx:1.14-alpine
        imagePullPolicy: IfNotPresent

建立service資源基於ClusterIP型別


apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: webservice          #service名字;也就是後面驗證基於主機名訪問的名字
  namespace: default        #名稱空間要與剛才建立的Pod的名稱空間一致，service資源也是基於namespace隔離的
spec:
  selector:                         #標籤選擇器很重要決定是要關聯某個符合標籤的Pod
    app: myappnginx         #標籤要與剛才定義Pod的標籤一致;因為service是通過標籤與Pod關聯的
    release: stable      
  type: ClusterIP               #型別是ClusterIP
  ports:                          #暴露的埠設定
  - port: 88                     #service暴露的埠
    targetPort: 80             #容器本身暴露的埠，和dockerfile中的expose意思一樣

檢視service狀態

[root@master replicaset]# kubectl get svc -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE    SELECTOR
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   3d9h   <none>
webservice   ClusterIP   10.102.99.133   <none>        88/TCP    13s    app=myappnginx,release=stable

[root@master replicaset]# kubectl describe svc webservice
Name:              webservice
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                     {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"webservice","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"port":88,"t...
Selector:          app=myappnginx,release=stable
Type:              ClusterIP
IP:                10.102.99.133        
Port:              <unset>  88/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.27:80,10.244.2.27:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

連線一個客戶端Pod進行測試

[root@master replicaset]# kubectl exec -it web-deploy-75bfb496f9-fm29g -- /bin/sh
/ # wget -O - webservice:88   #基於coredns進行解析的
Connecting to webservice:88 (10.102.99.133:88)
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
無頭service

無頭IP只能使用CluserIP型別就是沒有clusterip 而是將解析的IP 解析到後端的Pod之上

該服務不會分配Cluster IP，也不通過kube-proxy做反向代理和負載均衡。而是通過DNS提供穩定的網路ID來訪問，DNS會將headless service的後端直接解析為podIP列表。主要供StatefulSet使用

[root@master replicaset]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: webservice
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: myappnginx
    release: stable
  clusterIP: None           定義cluserIP為空
  ports:
  - port: 88
    targetPort: 80


[root@master replicaset]# kubectl get svc -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   3d10h   <none>
webservice   ClusterIP   None         <none>        88/TCP    7s      app=myappnginx,release=stable
[root@master replicaset]# kubectl exec -it web-deploy-75bfb496f9-fm29g -- /bin/sh
/ # cat /etc/resolv.conf 
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
/ # nslookup webservice
nslookup: can't resolve '(null)': Name does not resolve

Name:      webservice
Address 1: 10.244.2.27 10-244-2-27.webservice.default.svc.cluster.local
Address 2: 10.244.1.27 web-deploy-75bfb496f9-fm29g
/ #
NodePort
[root@k8s-master01 daem]# cat deploy.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  namespace: default
  name: nginxapp
  labels:
    app: nginx-deploy
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: mynginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mynginx
    spec:
      containers:
      - name: nginxweb1
        image: nginx:1.15-alpine
您在 /var/spool/mail/root 中有新郵件
[root@k8s-master01 daem]# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  labels:
    app: nginx-svc
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 80                #service暴露的埠，可以基於內部叢集訪問
    protocol: TCP
    nodePort: 30001   #node節點的對映埠 可以通過外部訪問
    targetPort: 80
  selector:
    app: mynginx
  sessionAffinity: None
  type: NodePort

可以基於內部叢集訪問

[root@k8s-master01 daem]# kubectl get svc 
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        8d
nginx-svc    NodePort    10.99.184.91   <none>        80:30001/TCP   5s
您在 /var/spool/mail/root 中有新郵件
[root@k8s-master01 daem]# curl 10.99.184.91 
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
[root@k8s-master01 daem]#

外部瀏覽器訪問

sessionAffinity實現源地址session繫結
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: webservice
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: myappnginx
    release: stable
  sessionAffinity: ClientIP     將來自同意客戶端的請求排程到後端的同一個Pod上
  type: NodePort
  ports:
  - port: 88
    nodePort: 30001
    targetPort: 80

直接通過Pod的IP地址和埠號可以訪問到容器應用內的服務，但是Pod的IP地址是不可靠的，例如當Pod所在的Node發生故障時，Pod將被Kubernetes重新排程到另一個Node，Pod的IP地址將發生變化。更重要的是，如果容器應用本身是分散式的部署方式，通過多個例項共同提供服務，就需要在這些例項的前端設定一個負載均衡器來實現請求的分發。Kubernetes中的Service就是用於解決這些問題的核心元件。

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