Kubernetes中Service機制
Service
Pod的IP是在docker0網段動態分配的，當發生重啟，擴容等操作時，IP地址會隨之變化。當某個Pod(frontend)需要去訪問其依賴的另外一組Pod(backend)時，如果backend的IP發生變化時，如何保證fronted到backend的正常通訊變的非常重要。由此，引出了Service的概念。
這裡docker0是一個網橋，docker daemon啟動container時會根據docker0的網段來劃粉container的IP地址
在實際生產環境中，對Service的訪問可能會有兩種來源：Kubernetes叢集內部的程式（Pod）和Kubernetes叢集外部，為了滿足上述的場景，Kubernetes service有以下三種型別：
ClusterIP:提供一個叢集內部的虛擬IP以供Pod訪問。
NodePort:在每個Node上開啟一個埠以供外部訪問。
LoadBalancer:透過外部的負載均衡器來訪問。
ClusterIP && NodePort && LoadBalancer
1. ClusterIP
此模式會提供一個叢集內部的虛擬IP（與Pod不在同一網段)，以供叢集內部的pod之間通訊使用。
ClusterIP也是Kubernetes service的預設型別。
service-network.png
為了實現圖上的功能主要需要以下幾個元件的協同工作
apiserver 使用者透過kubectl命令向apiserver傳送建立service的命令，apiserver接收到請求以後將資料儲存到etcd中。
kube-proxy kubernetes的每個節點中都有一個叫做kube-proxy的程式，這個程式負責感知service，pod的變化，並將變化的資訊寫入本地的iptables中。
iptables 使用NAT等技術將virtualIP的流量轉至endpoint中。
下面我們實際釋出一個Service，能夠更清晰的瞭解到Service是如何工作的。
1.1 釋出一個rc，並指定replices count為3.
yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl create -f rc_nginx.yaml yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE k8s-master-core-v2-01 4/4 Running 0 8m k8s-proxy-core-v2-01 1/1 Running 0 8m nginx-controller-6bovu 1/1 Running 0 4m nginx-controller-iowux 1/1 Running 0 4m nginx-controller-o7m6u 1/1 Running 0 4m yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl describe pod nginx-controller-6bovu Name: nginx-controller-6bovu Namespace: default Node: core-v2-01/172.17.8.101 Start Time: Fri, 17 Jun 2016 15:22:20 +0800 Labels: app=nginx Status: Running IP: 10.1.13.3 Controllers: ReplicationController/nginx-controller
1.2. 釋出一個service，並指定步驟1中的label。
yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl create -f service_nginx.yaml yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl get svc NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes 10.0.0.1 <none> 443/TCP 9m nginx-service 10.0.0.252 <none> 8000/TCP 4m
kubernetes為nginx-server這個service建立了一個10.0.0.252這個ClusterIP，也可以稱為VirtualIP.
yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl get ep NAME ENDPOINTS AGE kubernetes 172.17.8.101:6443 9m nginx-service 10.1.13.2:80,10.1.13.3:80,10.1.13.4:80 4m
檢視endpoint資訊，發現nginx-service一共有三個endpoint地址，分別對應nginx的三個pod。
1.3. 檢視iptables，觀察其NAT表中的資訊（只擷取了部分和這個service有關的資訊）
檢視iptables中NAT表的命令:iptables -L -v -n -t nat
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination 37 2766 KUBE-SERVICES all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* kubernetes service portals */ 33 2112 DOCKER all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 ADDRTYPE match dst-type LOCAL
在PREROUTING鏈中會先匹配到KUBE-SERVICES這個Chain。
Chain KUBE-SERVICES (2 references) pkts bytes target prot opt in out source destination 0 0 KUBE-SVC-GKN7Y2BSGW4NJTYL tcp -- * * 0.0.0.0/0 10.0.0.252 /* default/nginx-service: cluster IP */ tcp dpt:8000 18 1080 KUBE-NODEPORTS all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* kubernetes service nodeports; NOTE: this must be the last rule in this chain */ ADDRTYPE match dst-type LOCAL
所有destinationIP為10.0.0.252的包都轉到KUBE-SVC-GKN7Y2BSGW4NJTYL這個Chain
Chain KUBE-SVC-GKN7Y2BSGW4NJTYL (1 references) pkts bytes target prot opt in out source destination 0 0 KUBE-SEP-7ROBBXFV7SD4AIRW all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ statistic mode random probability 0.33332999982 0 0 KUBE-SEP-XY3F6VJIZ7ELIF4Z all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ statistic mode random probability 0.50000000000 0 0 KUBE-SEP-JIDZHFC4A3T535AK all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */
這裡能看到請求會平均執行KUBE-SEP-7ROBBXFV7SD4AIRW,KUBE-SEP-XY3F6VJIZ7ELIF4Z,KUBE-SEP-XY3F6VJIZ7ELIF4Z這三個Chain.最後我們看下KUBE-SEP-7ROBBXFV7SD4AIRW這個Chain做了什麼
Chain KUBE-SEP-7ROBBXFV7SD4AIRW (1 references) pkts bytes target prot opt in out source destination 0 0 KUBE-MARK-MASQ all -- * * 10.1.13.2 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ 0 0 DNAT tcp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ tcp to:10.1.13.2:80
這個Chain使用了DNAT規則將流量轉發到10.1.13.2:80這個地址。至此從Pod發出來的流量透過本地的iptables將流量轉至了service背後的pod上。
2. NodePort
Kubernetes將會在每個Node上開啟一個埠並且每個Node的埠都是一樣的，透過<NodeIP>:NodePort的方式Kubernetes叢集外部的程式可以訪問Service。
修改kubernetes/service_nginx.yaml，將Service的type改為NodePort型別。
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-service spec: type: NodePort ports: - port: 8000 targetPort: 80 protocol: TCP # just like the selector in the replication controller, # but this time it identifies the set of pods to load balance # traffic to. selector: app: nginx
釋出這個service，可以看到已經隨機分配了一個NodePort埠。
yancey@ yancey-macbook kubernetes-1$kubectl get svc nginx-service -o yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
creationTimestamp: 2016-06-18T03:29:42Z
name: nginx-service namespace: default
resourceVersion: "1405"
selfLink: /api/v1/namespaces/default/services/nginx-service
uid: e50ba23a-3504-11e6-a94f-080027a75e9e
spec:
clusterIP: 10.0.0.229
ports:
- nodePort: 30802
port: 8000
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
sessionAffinity: None
type: NodePort
status:
loadBalancer: {}
觀察Iptables中的變化，KUBE-NODEPORTS這個Chain中增加了如下內容
Chain KUBE-NODEPORTS (1 references) pkts bytes target prot opt in out source destination 0 0 KUBE-MARK-MASQ tcp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ tcp dpt:30802 0 0 KUBE-SVC-GKN7Y2BSGW4NJTYL tcp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 /* default/nginx-service: */ tcp dpt:30802
可以看到流量會轉至KUBE-SVC-GKN7Y2BSGW4NJTYL這個Chain中處理一次，也就是ClusterIP中提到的透過負載均衡將流量平均分配到3個endpoint上。
3. LoadBalancer
待補充。
服務發現
當釋出一個服務之後，我們要使用這個服務，第一個問題就是要拿到這些服務的IP和PORT，kubernetes提供兩種方式以便在程式中去動態的獲取這些資訊。
ENV環境變數
在Pod其中之後，kubernetes會將現有服務的IP，PORT以環境變數的方式寫入pod中，程式只要讀取這些環境變數即可。DNS，程式中可以使用server的名稱對服務進行訪問，在程式啟時候，不必預先讀取環境變數中的內容。
作者：Yancey_BFD
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