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在Kubernetes集群中,Pod是有生命周期的,为了能够给对应的客户端提供一个固定访问端点,因此在客户端与服务端(Pod之间)添加了一个固定中间层,这个中间层被称之为Service。Service的工作严重依赖于在Kubernetes集群之上,部署的附件Kubernetes DNS服务。较新版本使用的coreDNS,1.11之前使用的KubeDNS。

  • service的名称解析是强依赖于DNS附件的。因此在部署完Kubernetes后,需要部署CoreDNS或KubeDNS。
  • Kubernetes要想向客户端提供网络功能,依赖于第三方方案,在较新版本中,可通过CNI容器网络插件标准接口,来接入任何遵循插件标准的第三方方案。

Service从一定程度上来说,在每个节点之上都工作有一个组件Kube-proxy,Kube-proxy将始终监视apiserver当中,有关service资源的变动状态。此过程是通过Kubernetes中固有的请求方法watch来实现的。一旦有service资源的内容发生变动,kube-proxy都将其转换为当前节点之上的能够实现service资源调度至特定Pod之上的规则。

service实现方式

在Kubernetes中service的实现方式有三种模型。

  • userspace 用户空间,可以理解为,用户的请求。 1.1之前包括1.1使用此模型。

用户的请求到达当前节点的内核空间的iptables规则(service规则),由service转发至本地监听的某个套接字上的用户空间的kube-proxy,kube-proxy在处理完再转发给service,最终代理至service相关联的各个Pod,实现调度。

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  • iptables 1.10-

客户端IP请求时,直接请求serviceIP,IP为本地内核空间中的service规则所截取,并直接调度至相关Pod。service工作在内核空间,由iptables直接调度。

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  • ipvs 1.11默认使用,如IPVS没有激活,默认降级为iptables

客户端请求到达内核空间后,直接由ipvs规则直接调度至Pod网络地址范围内的相关Pod资源。

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使用清单创建service资源

SVC中的kubernetes service是集群中各Pod需要与Kubernetes集群apiserver联系时需要通过此svc地址联系。这个地址是集群内的apiserver服务地址。

service类型

  • ClusterIP 默认值,表示分配集群IP地址,仅用于集群内通信。自动分配地址,如需固定,需要指定相应地址,在创建后无法修改。当使用ClusterIP时,只有两个端口有用,porttargetPort

  • NodePort 接入集群外部流量,默认分配的端口是30000~32767

  • LoadBalancer 表示将Kubernetes部署在虚拟机上,虚拟机是工作在云环境中,云环境支持lbaas(负载均衡及服务的一键调用)。

  • ExternaName 表示将集群外部服务引用到集群内部中来,在集群内部直接使用。

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spec:
  ports: # 将哪个端口与后端容器端口建立关联关系。
  - port # service对外提供服务的端口
    name 指明port的名称
    targetPort # 容器的端口
    nodePort # 只有类型为NodePort时,才有必要用节点端口,否则此选项是无用的。
    protocol 协议,默认TCP
  seletcor 关联到哪些Pod资源上
    app: redis
    run: redis
  clusterIP: # clusterIP可以动态分贝可以不配置
  type: ClusterIP
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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis
  namespace: default
spec:
  selector: 
    run: redis
  clusterIP: 10.96.100.0
  type: ClusterIP
  ports: 
  - port: 6379
    targetPort: 6379

service到Pod是有一个中间层的,service会先到endpoints资源(==标准的Kubernetes对象==), 地址加端口,而后由endpoints关联至后端Pod。

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$ kubectl describe svc redis
Name:              redis
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                     {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"redis","namespace":"default"},"spec":{"clusterIP":"10.96.100.0",...
Selector:          run=redis
Type:              ClusterIP
IP:                10.96.100.0
Port:              <unset>  6379/TCP
TargetPort:        6379/TCP
Endpoints:         10.244.0.5:6379,10.244.1.4:6379
Session Affinity:  None
Events:            <none>

service创建完成后,只要kubernetes集群中的DNS是存在的,就可以直接解析其服务名每一个service创建完后,都会在集群DNS中动态添加一个资源记录(不止一个)。

资源记录的默认格式为,==SVC_NAME.NS_NAME.DOMAIN.LTD.==,==DOMAIN.LTD== 默认是 ==svc.cluster.local==。故redis-svc的资源记录为redis.default.svc.cluster.local.

nodePort SVC

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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis1
  namespace: default
spec:
  selector: 
    run: redis
  clusterIP: 10.96.100.1
  type: NodePort
  ports: 
  - port: 6380
    targetPort: 6379
    nodePort: 30001

ExternalName

在本地局域网环境中,但是在Kubernetes集群之外,或者在互联网之上的服务,我们==期望此服务让集群内的服务可访问到==,集群内部使用的都是私网地址,就算可以将请求路由出去,离开本地网络到外部,外部的相应报文也无法回到Kubernetes集群内网中。此时无法正常通信。

ExternalName用于实现,在集群中创建service, 此service端点不是本地Pod,而是service关联至外部服务上。当集群内部客户端区访问service时,由service通过层级转换,请求到外部的服务,外部报文响应给NodeIP,再由NodeIP转交至service,再由service转发至Pod,从而使Pod可访问集群外部服务。

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$ kubectl explain svc.spec.externalName
KIND:     Service
VERSION:  v1

FIELD:    externalName <string>

Service在实现负载均衡时,还支持sessionAffinity会话粘性,默认情况下基于源IP做粘性的,ClientIPNone(默认)。

sessionAffinity在service内部实现session保持。支持两种模式 ClusterIP None。设置ClusterIP为,将同一个客户端IP调度到同一个后端Pod。

无头service (headless)

在访问service时,解析的应为service名称,每个service有其响应的service名称,解析至其ClusterIP,由service调度(dnat)至后端Pod,因此名称解析结果只会有一个ClusterIP。

所谓headless service,即在解析Service IP时,==无Service ClusterIP,此时,解析服务名时会解析至后端Pod IP之上==,IP数量取决于Pod的数量。这种service被称为headless service

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设置方式

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ClusterIP: none
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$ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP          15h
nginx        ClusterIP   None          <none>        80/TCP           5s
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$ dig -t A nginx.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-74.el7_6.1 <<>> -t A nginx.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 59245
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx.default.svc.cluster.local. IN    A

;; ANSWER SECTION:
nginx.default.svc.cluster.local. 5 IN   A       10.244.0.6
nginx.default.svc.cluster.local. 5 IN   A       10.244.1.5

;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10)
;; WHEN: 一 7月 08 13:24:47 CST 2019
;; MSG SIZE  rcvd: 154


$ kubectl get pods -o wide -l run=nginx
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-7db9fccd9b-h72bb   1/1     Running   0          14m   10.244.1.5   node01   <none>           <none>
nginx-7db9fccd9b-mrv95   1/1     Running   0          14m   10.244.0.6   node02   <none>           <none>

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链接:kubernetes概念 - Service

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