简介

Service在Kubernetes中主要是为POD固定化IP 来访问POD，当Pod发生异常重新创建时，Pod还会与service进行互联，Pod的IP的不固定，但是Service的IP时固定的。

简称：SVC，主要对Pod中容器的负载均衡，并且绑定SVC指定IP地址方便其他容器进行调用；

由于Pod都是内部的私有地址不能正常给客户端提供访问，通过service服务发现暴露给客户端，客户端根据暴露的地址+端口来轮询访问内部的Pod；

Service作用

通过label、selector进行关连实现 服务发现

通过Service实现Pod的 负载均衡

四层转发

Service类型

Cluster IP

Service通过Cluster内部的IP对外提供服务，只有Cluster内的节点和Pod可访问，这是默认的Service类型，适用于前端服务访问后端服务，比如前端nginx集群要访问后端的php来解析动态网页，这个时候php就可以使用内部的Service访问

默认分配一个稳定的IP，只能在集群内部访问（同Namespace内的Pod）

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[root@pool1 k8s_yaml]# vi ClusterIP_svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: {svc_name}
  labels:
    {key}: {value}
spec:
  selector:
    {key}: {value}
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    
[root@pool1 k8s_yaml]# kubectl get svc | grep cluster
clusterip    ClusterIP   10.101.34.134   <none>        80/TCP    19s

NodePort

Service通过Cluster节点的静态端口对外提供服务。Cluster外部可以通过集群中的节点IP:prot访问到Service，自动分配的端口号在30000-32767，手动指定也必须是这个范围。

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，也会分配一个稳定内部集群IP地址

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[root@pool1 k8s_yaml]# vi NodePort_svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: {svc_name}
  labels:
    {key}: {value}
spec:
  selector:
    {key}: {value}
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    nodePort: 30443 # 如，不指定nodeport IP则随机分配；不得手动指定30000以内得端口
  type: NodePort
  
[root@pool1 k8s_yaml]# kubectl get svc | grep nodeport
nodeport     NodePort    10.104.150.108   <none>        80:30443/TCP   6s

LoadBalancer

Service利用cloud provider特有的load balancer对外提供服务，cloud provider负责将load balancer的流量导向Service。

与NodePort类似，在每个节点上启用一个端口来暴露服务。除此之外，kubernetes会请求底层云平台上的负载均衡器，将每个Node（[NodeIP]:[NodePort]）作为后端添加进去。

Cluster IP访问Service

Kubernetes Service 从逻辑上代表了一组 Pod，具体是哪些 Pod 则是由 label 来挑选。这个label是写在yml中的labels选项，并不是为node设置的label，这个label可以代表运行服务的Pod。

Service 有自己 IP，而且这个 IP 是不变的。客户端只需要访问 Service 的 IP，kube-proxy组件用来建立和维护Service与Pod的映射关系。无论后端的Pod如何变化，对用户访问不会有任何影响，因为Service没有变，相当于集群的代理。

Service的使用依赖于Pod的运行，运行一个httpd的Deployment来创建Pod，进行Service的创建

Clustart内部访问

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[root@node1 ~]# vim httpd.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: httpd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: httpd    # Service会通过这个label来代理服务Pod
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        run: httpd
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd:latest
        ports:
        - containerPort: 80    # 使用Service映射，需要将服务端口监听
        
[root@node1 ~]# kubectl apply -f httpd.yml 
deployment.apps/httpd created

[root@node1 ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE
httpd-5dd67c6b75-5xjg4   1/1     Running   0          4m10s   10.244.1.3   node2
httpd-5dd67c6b75-89hdk   1/1     Running   0          4m10s   10.244.2.3   node3
httpd-5dd67c6b75-ngnk4   1/1     Running   0          4m10s   10.244.2.4   node3

# cluster IP只适用于在集群内部访问pod的ip  外部是访问不到的
[root@node1 ~]# curl 10.244.1.3
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
[root@node1 ~]# curl 10.244.2.3
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
[root@node1 ~]# curl 10.244.2.4
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>

# 创建Service将端口映射到物理机，使得外部可以访问
[root@node1 ~]# vim httpd-svc.yml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
    run: httpd  # 选择集群中有此标签的所有Pod进行端口映射
  ports:
    - protocol: TCP  # 采用tcp协议
      port: 8080  # 映射以后的访问端口
      targetPort: 80  # Pod内监听端口
      
[root@node1 ~]# kubectl apply -f httpd-svc.yml 
service/httpd-svc created

[root@node1 ~]# kubectl get service
NAME         TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
httpd-svc    ClusterIP   10.102.3.63   <none>        8080/TCP   5m8s
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP    18m

[root@node1 ~]# kubectl describe service httpd-svc 
Name:              httpd-svc
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       Selector:  run=httpd
Type:              ClusterIP
IP:                10.102.3.63
Port:              <unset>  8080/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.3:80,10.244.2.3:80,10.244.2.4:80  # 如果此处没有pod IP那么这个service是无法访问的，需检查yaml中selector标签
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 访问cluster IP
[root@node1 ~]# curl 10.102.3.63:8080
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>

Service外部暴露端口

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[root@node1 ~]# vim httpd-svc.yml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  type: NodePort   # 只需要添加类型为NodePort即可
  selector:
    run: httpd
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080
      targetPort: 80
      
[root@node1 ~]# kubectl apply -f httpd-svc.yml 
service/httpd-svc configured

[root@node1 ~]# kubectl get service httpd-svc 
NAME        TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
httpd-svc   NodePort   10.102.3.63   <none>        8080:32558/TCP   131m
# 以上信息表示，pod容器内的80端口映射为Cluster IP的8080端口，然后再映射到节点ip的随机端口32558

[root@node1 ~]# netstat -anput | grep 32558
tcp        0      0 0.0.0.0:32558           0.0.0.0:*         LISTEN      5958/kube-proxy

[root@node1 ~]# curl 10.99.2.15:32558
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
[root@node1 ~]# curl 10.99.2.16:32558
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
[root@node1 ~]# curl 10.99.2.17:32558
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
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# 手动指定映射端口
[root@node1 ~]# vim httpd-svc.yml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    run: httpd
  ports:
    - protocol: TCP
      nodePort: 30000   # 添加了nodePort，指定映射到主机的端口，范围30000-32767
      port: 8080
      targetPort: 80
      
[root@node1 ~]# kubectl apply -f httpd-svc.yml 
service/httpd-svc configured

[root@node1 ~]# curl 10.99.2.15:30000
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
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# 多端口映射
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    run: httpd
  ports:
    - protocol: TCP
      nodePort: 30000
      port: 8080
      targetPort: 80
    - protocol: TCP
      nodePort: 30443
      port: 8081
      targetPort: 443

Service两种负载模式

  • iptables模式
  • ipvs模式（底层lvs）

查看负载均衡规则

iptables模式

特点：

  • 灵活，功能强大(包过滤，地址转换)
  • 规则遍历匹配和更新，呈线性时延

缺点：

  • 逐条匹配规则，如果规则条数很多，性能会很差
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iptables-save | grep {service_name}

ipvs模式（底层lvs）

特点：

  • 工作在内核态，有更好的性能
  • 调度算法：rr、wrr、lc、wlc、ip、hash
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ipvsadm -L -n

转发包流程

客户端->NodePort/ClusterIP（IPtables/IPvs负载均衡规则）->分布在各个Node节点得Pod；