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k8s-Service

k8s-Service

作者: 小李飞刀_lql | 来源:发表于2021-11-18 06:16 被阅读0次

Service 存在的意义

001 Service引入主要是解决Pod的动态变化，提供统一访问入口 
002 防止Pod失联，准备找到提供同一个服务的Pod（服务发现）
003 定义一组Pod的访问策略（负载均衡）

Pod与Service的关系

001 Service通过标签关联一组Pod
002 Service使用iptables或者ipvs为一组Pod提供负载均衡能力
1636984233436.png

Service定义与创建

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: web
        image: nginx:1.15
        
------------------------------------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80       # service端口
    protocol: TCP  # 协议
    targetPort: 80 # 容器端口
  selector:        # 标签选择器
    app: nginx      # 指定关联Pod的标签
  type: ClusterIP  # 服务类型
  
--------------------------------------------------------------------
[root@k8smaster service]# kubectl apply -f deploy.yaml 
deployment.apps/web created
[root@k8smaster service]# kubectl get pod
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-84b7cd6c7c-66bng   1/1     Running   0          4s
web-84b7cd6c7c-9w6zl   1/1     Running   0          4s
web-84b7cd6c7c-s55dr   1/1     Running   0          4s

[root@k8smaster service]# kubectl apply -f service.yaml 
service/web created
[root@k8smaster service]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP   15d
web          ClusterIP   10.110.18.55   <none>        80/TCP    17s

[root@k8smaster service]# curl 10.110.18.55

[root@k8smaster service]# kubectl get ep
NAME         ENDPOINTS                                            AGE
kubernetes   192.168.153.21:6443                                  15d
web          10.244.249.25:80,10.244.249.26:80,10.244.249.30:80   41s

Service三种常用类型

ClusterIP

默认，分配一个稳定的IP地址，即VIP，只能在集群内部访问。
-----------------------------------------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80       # service端口
    protocol: TCP  # 协议
    targetPort: 80 # 容器端口
  selector:        # 标签选择器
    app: nginx      # 指定关联Pod的标签
  type: ClusterIP  # 服务类型
1636986298867.png

NodePort

部署

001 在每个节点上启用一个端口来暴露服务，可以在集群外部访问。
002 也会分配一个稳定内部集群IP地址。
003 访问地址：<任意NodeIP>:<NodePort>
004 端口范围：30000-32767

-----------------------------------------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
  namespace: default
spec:
  ports:
  - port: 80       # service端口
    protocol: TCP  # 协议
    targetPort: 80 # 容器端口
    nodePort: 30009
  selector:        # 标签选择器
    app: nginx      # 指定关联Pod的标签
  type: NodePort  # 服务类型 
  
-------------------------------------------------------------------------
[root@k8smaster service]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        16d
web          NodePort    10.110.18.55   <none>        80:30009/TCP   8m29s
1636986686497.png

多台node访问

要前面加一个公网负载均衡器为项目提供统一访问入口了。
------------------------------------------------------------------------------
负载均衡器（公网可以访问）：
- 开源：nginx、lvs、haproxy
- 公有云：SLB
- 不同的服务不同的端口
- 通过域名进行分流

upstream demo {
    server 192.168.31.62:30008;
    server 192.168.31.63:30008;
}
upstream demo2 {
    server 192.168.31.62:30009;
    server 192.168.31.63:30009;
}
upstream demo3 {
    server 192.168.31.62:30010;
    server 192.168.31.63:30010;
}
server {
    server_name a.xxx.com;
    location / {
        proxy_pass http://demo;
    }
}
server {
    server_name b.xxx.com;
    location / {
        proxy_pass http://demo2;
    }
}
server {
    server_name c.xxx.com;
    location / {
        proxy_pass http://demo3;
    }
}
1636986815148.png

LoadBalancer

001 与NodePort类似，在每个节点上启用一个端口来暴露服务。
002 Kubernetes会请求底层云平台（例如阿里云、腾讯云、AWS等）上的负载均衡器，将每个Node（[NodeIP]:[NodePort]）作为后端自动添加进去
003 要在k8s集群中部署相关的云组件
004 自动创建资源
1636987468992.png

Service代理模式

工作流程图

1637016503023.png

网络模式

Service的底层实现主要有iptables和ipvs二种网络模式，决定了如何转发流量
1636987728326.png

iptables

查看规则

[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -o wide -n kube-system | grep proxy
kube-proxy-npjg5 Running 192.168.153.21   k8smaster   
kube-proxy-rbt6d Running 192.168.153.22   k8snode1  

#默认使用iptables
[root@k8smaster ~]# kubectl logs kube-proxy-rbt6d -n kube-system
Unknown proxy mode "", assuming iptables proxy

#查看iptables规则
[root@k8smaster ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        16d
web          NodePort    10.110.18.55   <none>        80:30009/TCP   7h29m

[root@k8smaster ~]# iptables-save |grep web
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp --dport 30009 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp --dport 30009 -j KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G

整体过程

#整体过程
001 访问 http://192.168.153.17:30009
k8s会通过30009接口接受访问
[root@k8smaster ~]# ss -antp|grep 30009
LISTEN  *:30009  users:(("kube-proxy",pid=3297,fd=11))

002 数据包经过iptables规则匹配，重定向另一个链 KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp --dport 30009 -j KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G

003 一组规则，有几个pod就会创建几条（这里实现了负载均衡器）
[root@k8smaster ~]# iptables-save |grep KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G
-A KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G -m comment --comment "default/web" -m statistic --mode random --probability 0.33333333349 -j KUBE-SEP-CQWGGDFPBGMQSNZ2
-A KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G -m comment --comment "default/web" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-U6JIICG74YE4P34Z
-A KUBE-SVC-LOLE4ISW44XBNF3G -m comment --comment "default/web" -j KUBE-SEP-VDAQLCK6BQXNJPZU

004 使用DNAT转发到具体的Pod
[root@k8smaster ~]# iptables-save |grep KUBE-SEP-CQWGGDFPBGMQSNZ2
-A KUBE-SEP-CQWGGDFPBGMQSNZ2 -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.249.19:80
[root@k8smaster ~]# iptables-save |grep KUBE-SEP-U6JIICG74YE4P34Z
-A KUBE-SEP-U6JIICG74YE4P34Z -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.249.33:80
[root@k8smaster ~]# iptables-save |grep KUBE-SEP-VDAQLCK6BQXNJPZU
-A KUBE-SEP-VDAQLCK6BQXNJPZU -p tcp -m comment --comment "default/web" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.249.36:80

针对ClusterIP实现的转发，后面与nodeport一样，回到了上面第三步

--------------------------------------------------------------------------
001 流程包流程：客户端 ->NodePort/ClusterIP（iptables/Ipvs负载均衡规则） -> 分布在各节点Pod
002 查看负载均衡规则：iptables-save |grep <SERVICE-NAME>

ipvs

kubeadm方式修改ipvs模式

#修改配置
[root@k8smaster ~]# kubectl get configmap -n kube-system
......
kube-proxy                           2      16d

[root@k8smaster ~]#  kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system
mode: "ipvs"

#测试 ，删除k8snode1的kube-proxy，重新拉起pod
[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -n kube-system -o wide
kube-proxy-rbt6d  192.168.153.22   k8snode1 

[root@k8smaster ~]# kubectl delete pod kube-proxy-rbt6d -n kube-system
pod "kube-proxy-rbt6d" deleted

[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -n kube-system -o wide
kube-proxy-4hrfv  192.168.153.22   k8snode1

#此时新拉起的pod使用的是ipvs
[root@k8smaster ~]# kubectl logs kube-proxy-4hrfv -n kube-system
1 server_others.go:259] Using ipvs Proxier.

------------------------------------------------------------------------------
注：
001 kube-proxy配置文件以configmap方式存储
002 如果让所有节点生效，需要重建所有节点kube-proxy pod

查看规则

#k8snode1安装ipvsadm
[root@k8snode1 ~]# yum install ipvsadm -y

TCP  192.168.153.22:30009 rr
  -> 10.244.249.19:80             Masq    1      0          0         
  -> 10.244.249.33:80             Masq    1      0          0         
  -> 10.244.249.36:80             Masq    1      0          0

Iptables VS IPVS

Iptables：
• 灵活，功能强大
• 规则遍历匹配和更新，呈线性时延
IPVS：
• 工作在内核态，有更好的性能
• 调度算法丰富：rr，wrr，lc，wlc，ip hash.

CoreDNS

相关概念

001 是一个DNS服务器，Kubernetes默认采用，以Pod部署在集群中
[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -n kube-system -o wide |grep coredns
coredns-6d56c8448f-lhzmh  10.244.249.35    k8snode1   
coredns-6d56c8448f-z6t9r  10.244.16.147    k8smaster   
 
002 CoreDNS服务监视Kubernetes API，为每一个Service创建DNS记录用于域名解析

003 CoreDNS YAML文件（针对二进制）：
https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/cluster/addons/dns/coredns

004 ClusterIP A记录格式：<service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local
示例：my-svc.my-namespace.svc.cluster.local

示例

[root@k8smaster ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        16d
web          NodePort    10.110.18.55   <none>        80:30009/TCP   7h29m

[root@k8smaster ~]# kubectl get svc -n kube-system
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns             ClusterIP   10.96.0.10      <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   16d

[root@k8smaster ~]# kubectl run -it dns-test --image=busybox:1.28.4 -- sh
#解析web（default） 
 
/ # nslookup web
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      web
Address 1: 10.110.18.55 web.default.svc.cluster.local

#解析kube-dns（kube-system）

/ # nslookup kube-dns.kube-system
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kube-dns.kube-system
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

/ # ping web
PING web (10.110.18.55): 56 data bytes
64 bytes from 10.110.18.55: seq=0 ttl=64 time=0.074 ms

/ # ping kube-dns.kube-system
PING kube-dns.kube-system (10.96.0.10): 56 data bytes
64 bytes from 10.96.0.10: seq=0 ttl=64 time=0.170 ms

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