[云原生]Kubernetes-Service详解（第7章）

2023年6月13日上午4:11 • Linux • 阅读 97

*
– 一、Service介绍
– 二、Service类型
– 三、Service使用
+ 3.1 实验环境准备
+ 3.2 ClusterIP类型的Service
+ 3.3 HeadLiness类型的Service
+ 3.4 NodePort类型的Service
+ 3.5 LoadBalancer类型的Service
+ 3.6 ExternalName类型的Service
– 四、Ingress介绍
– 五、Ingress使用
– 5.1 环境准备
– 5.2 HTTP代理
– 5.3 HTTPS代理
* null

一、Service介绍

在 Kubernetes 中，Pod是应用程序的载体，我们可以通过 Pod 的 IP 来访问应用程序，但是Pod的IP地址不是固定的，这就意味着不方便直接采用 Pod 的 IP 对服务进行访问。

为了解决这个问题，Kubernetes 提供了 Service 资源，Service 会对提供同一个服务的多个 Pod 进行聚合，并且提供一个统一的入口地址。通过访问 Service 的入口地址就能访问到后面的 Pod 服务。

Service 在很多情况下只是一个概念，真正起作用的其实是 kube-proxy 服务进程，每个 Node 节点上都运行着一个 kube-proxy 服务进程。

当创建 Service 的时候会通过 api–server 向 etcd 写入创建的 Service 的信息，而 kube-proxy会基于监听的机制发现这种 Service 的变动，然后 它会将最新的 Service 信息转换成对应的访问规则。

10.97.97.97:80 是service提供的访问入口
当访问这个入口的时候，可以发现后面有三个pod的服务在等待调用，
kube-proxy会基于rr（轮询）的策略，将请求分发到其中一个pod上去
这个规则会同时在集群内的所有节点上都生成，所以在任何一个节点上访问都可以。
[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

kube-proxy目前支持三种工作模式：

userspace 模式：

userspace 模式下，kube-proxy 会为每一个 Service 创建一个监听端口，发向 Cluster IP 的请求被 Iptables 规则重定向到 kube-proxy监听的端口上，kube-proxy 根据 LB算法选择一个提供服务的 Pod 并和其建立链接，以将请求转发到 Pod 上。该模式下，kube-proxy充当了一个四层负载均衡器的角色。由于 kube-proxy 运行在 userspace 中，在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率比较低。

iptables 模式：

iptables 模式下，kube-proxy 为 Service 后端的每个 Pod 创建对应的 Iptables 规则，直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个 Pod IP。该模式下 kube-proxy 不承担四层负载均衡器的角色，只负责创建 Iptables 规则。该模式的优点是较 userspace 模式效率更高，但不能提供灵活的LB策略，当后端 Pod 不可用时也就无法进行重试。

ipvs 模式：

ipvs 模式和 Iptables 类似，kube-proxy监控 Pod 的变化并创建相应的 ipvs 规则。ipvs 相对 Iptables 转发效率更高。除此之外，ipvs 支持更多的LB算法。

此模式必须安装 ipvs 内核模块，否则会降级为iptables
开启 ipvs
[root@k8s-master ~]# kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system
修改mode："type"
[root@k8s-master ~]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

[root@k8s-master k8s-yaml]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.96.0.1:443 rr
  -> 10.0.8.10:6443               Masq    1      0          0
TCP  10.96.0.10:53 rr
  -> 10.244.0.30:53               Masq    1      0          0
  -> 10.244.0.31:53               Masq    1      0          0
TCP  10.96.0.10:9153 rr
  -> 10.244.0.30:9153             Masq    1      0          0
  -> 10.244.0.31:9153             Masq    1      0          0
TCP  10.111.19.126:443 rr
UDP  10.96.0.10:53 rr
  -> 10.244.0.30:53               Masq    1      0          0
  -> 10.244.0.31:53               Masq    1      0          0

二、Service类型

Service的资源清单文件：

kind: Service  # 资源类型
apiVersion: v1  # 资源版本
metadata: # 元数据
  name: service # 资源名称
  namespace: dev # 命名空间
spec: # 描述
  selector: # 标签选择器，用于确定当前service代理哪些pod
    app: nginx
  type: # Service类型，指定service的访问方式
  clusterIP:  # 虚拟服务的ip地址
  sessionAffinity: # session亲和性，支持ClientIP、None两个选项
  ports: # 端口信息
    - protocol: TCP
      port: 3017  # service端口
      targetPort: 5003 # pod端口
      nodePort: 31122 # 主机端口

ClusterIP：默认值，它是 Kubernetes 系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问
NodePort：将 Service 通过指定的 Node 上的端口暴露给外部，通过此方法，就可以在集群外部访问服务
LoadBalancer：使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，注意此模式需要外部云环境支持
ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用

三、Service使用

3.1 实验环境准备

在使用 Service 之前，首先利用 Deployment 创建出3个 Pod，注意要为 Pod 设置 app=nginx-pod的标签

创建 deployment.yaml，内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f deployment.yaml
deployment.apps/pc-deployment created

查看 Pod 详情
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
pc-deployment-6756f95949-5ch9k   1/1     Running   0          49s   10.244.1.165   k8s-node01                          app=nginx-pod,pod-template-hash=6756f9                 5949
pc-deployment-6756f95949-f7md8   1/1     Running   0          49s   10.244.2.45    k8s-node02                          app=nginx-pod,pod-template-hash=6756f9                 5949
pc-deployment-6756f95949-rnbvw   1/1     Running   0          49s   10.244.1.164   k8s-node01                          app=nginx-pod,pod-template-hash=6756f9

为了方便后面的测试，修改三台 Nginx 的 index.html 页面（内容为其本身IP地址）
kubectl exec -it pc-deployment-6756f95949-5ch9k -n dev -- bash

修改完毕之后，访问测试
[root@k8s-master k8s-yaml]# curl 10.244.1.165
10.244.1.165
[root@k8s-master k8s-yaml]# curl 10.244.2.45
10.244.2.45
[root@k8s-master k8s-yaml]# curl 10.244.1.164
10.244.1.164

3.2 ClusterIP类型的Service

创建 service-clusterip.yaml 文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址，如果不写，默认会生成一个
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80  # Service端口
    targetPort: 80 # pod端口

创建service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f service-clusterip.yaml
service/service-clusterip created

查看service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97           80/TCP    9s    app=nginx-pod

查看service的详细信息
在这里有一个Endpoints列表，里面就是当前service可以负载到的服务入口
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl describe svc service-clusterip -n dev
Name:              service-clusterip
Namespace:         dev
Labels:
Annotations:
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                10.97.97.97
IPs:               10.97.97.97
Port:                80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.164:80,10.244.1.165:80,10.244.2.45:80
Session Affinity:  None
Events:

查看ipvs的映射规则
[root@k8s-master k8s-yaml]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.164:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.165:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.45:80               Masq    1      0          0

访问10.97.97.97:80观察效果
[root@k8s-master k8s-yaml]# curl 10.97.97.97:80
10.244.2.45

Endpoint

Endpoint 是 Kubernetes 中的一个资源对象，存储在 etcd 中，用来记录一个 Service 对应的所有 Pod 的访问地址，它是根据 Service 配置文件中 selector 描述产生的。

一个 Service 由一组 Pod 组成，这些 Pod 通过 Endpoints 暴露出来，Endpoints是实现实际服务的端点集合，换句话说，Service 和 Pod 之间的联系是通过 endpoints 实现的。

负载分发策略

对 Service 的访问杯分发到了后端的 Pod 上去，目前 Kubernetes 提供了两种负载分发策略：

如果不定义，默认使用 kube-proxy 的策略，比如随机、轮询
基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个 Pod 上
此模式可以使在 spec 中添加 sessionAffinity:ClientIP选项

查看ipvs的映射规则【rr 轮询】
[root@k8s-master k8s-yaml]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.164:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.165:80              Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.45:80               Masq    1      0          0

循环访问测试
[root@k8s-master k8s-yaml]# while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 2; done;
10.244.2.45
10.244.1.165
10.244.1.164
10.244.2.45
10.244.1.165
10.244.1.164
10.244.2.45

修改分发策略 --- sessionAffinity: ClientIP
[root@k8s-master k8s-yaml]# vim service-clusterip.yaml
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl delete -f service-clusterip.yaml
service "service-clusterip" deleted
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f service-clusterip.yaml

查看ipvs规则【persistent 代表持久】
[root@k8s-master k8s-yaml]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr persistent 10800
  -> 10.244.1.164:80              Masq    1      0          2
  -> 10.244.1.165:80              Masq    1      0          3
  -> 10.244.2.45:80               Masq    1      0          3

循环访问测试
[root@k8s-master k8s-yaml]# while true; do curl 10.97.97.97; sleep 2; done;
10.244.2.45
10.244.2.45
10.244.2.45

删除Service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl delete -f service-clusterip.yaml
service "service-clusterip" deleted

3.3 HeadLiness类型的Service

在某些场景中，开发人员可能不想使用 Service 提供的负载均衡功能，而希望自己来控制负载均衡策略，针对这种情况，Kubernetes 提供了HeadLiness Service，这类 Service 不会分配 Cluster IP，如果想要访问 Service，只能通过 Service 的域名进行查询。

创建 service-headliness.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 将clusterIP设置为None，即可创建headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

创建Service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f service-headliness.yaml
service/service-headliness created

获取Service，发现CLUSTER-IP未分配
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-headliness   ClusterIP   None                 80/TCP    19s   app=nginx-pod

查看Service详情
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl describe svc service-headliness -n dev
Name:              service-headliness
Namespace:         dev
Labels:
Annotations:
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                None
IPs:               None
Port:                80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.164:80,10.244.1.165:80,10.244.2.45:80
Session Affinity:  None
Events:

查看域名的解析情况
root@pc-deployment-6756f95949-5ch9k:/# cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5

yum -y install bind-utils（内置dig命令）
#
[root@k8s-master k8s-yaml]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local

;; ANSWER SECTION:
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.164
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.45
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.165

3.4 NodePort类型的Service

在之前的样中，创建的 Service 的 ip 地址只有集群内部才可以访问，如果希望将 Service 暴露给集群外部使用，那么就要使用到另外一种类型的 Service，称为 NodePort 类型。NodePort 的工作原理其实就是 将 Service 的端口映射到 Node 的一个端口上，然后就可以通过 NodeIP:NodePort来访问 Service 了。

创建service-nodeport.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # service类型
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是：30000-32767), 如果不指定，会默认分配
    targetPort: 80

创建Service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f service-nodeport.yaml
service/service-nodeport created

查看Service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE     SELECTOR
service-headliness   ClusterIP   None                     80/TCP         6d19h   app=nginx-pod
service-nodeport     NodePort    10.108.149.157           80:30002/TCP   15s     app=nginx-pod

接下来可以通过电脑主机的浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口，即可访问到 Pod：

[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get node -o wide
NAME         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP   EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION           CONTAINER-RUNTIME
k8s-master   Ready    control-plane,master   57d   v1.23.4   10.0.8.10             CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://20.10.12
k8s-node01   Ready                     57d   v1.23.4   10.0.8.20             CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://20.10.12
k8s-node02   Ready                     57d   v1.23.4   10.0.8.30             CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://20.10.12

3.5 LoadBalancer类型的Service

LoadBalancer 和 NodePort 很相似，目的都是向外部暴露一个端口，区别在于 LoadBalancer 会在集群的外部再来做一个负载均衡设备，而这个设备需要外部环境支持，外部服务发送到这个设备上的请求，会被设备负载之后转发到集群中。

3.6 ExternalName类型的Service

ExternalName 类型的 Service 用于引入集群外部的服务，它通过 externalName属性指定外部一个服务的地址，然后再集群内部访问此 Service 就可以访问到外部的服务了。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName
  externalName: www.baidu.com

创建Service
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl create -f service-externalname.yaml
service/service-externalname created

域名解析
[root@k8s-master k8s-yaml]# dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local
;; ANSWER SECTION:
service-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME www.baidu.com.

www.baidu.com.          30      IN      CNAME   www.a.shifen.com.

www.a.shifen.com.       30      IN      A       163.177.151.110
www.a.shifen.com.       30      IN      A       163.177.151.109

四、Ingress介绍

在前面课程中已经提到，Service 对集群之外暴露服务的主要方式有两种：NotePort 和 LoadBalancer，但是这两种方式，都有一定的缺点：

NodePort 方式的缺点是会占用很多集群机器的端口，那么当集群服务变多的时候，这个缺点就愈发明显
LB方式的缺点是每个 Service 需要一个 LB，浪费、麻烦、并且需要 Kubernetes 之外设备的支持

基于这种现状，Kubernetes 提供 Ingress 资源对象，Ingress 只需要一个 NodePort 或者一个 LB 就可以满足暴露多个 Service 的需求。工作机制大致如下图表示：

实际上，Ingress 相当于一个7层的负载均衡器，是 Kubernetes 对反向代理的一个抽象，它的工作原理类似于 Nginx，可以理解成在 Ingress 里建立诸多映射规则，Ingress Controller 通过监听这些配置规则并转化成 Nginx 的反向代理配置，然后对外部提供服务。在这里有两个核心概念：

Ingress：Kubernetes 中的一个对象，作用是定义请求如何转发到 Service 的规则
Ingress controller：具体实现反向代理及负载均衡的程序，对 Ingress 定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发，实现方式有

Ingress（以Nginx为例）的工作原理如下：

用户编写 Ingress 规则，说明哪个域名对应 Kubernetes 集群中的哪个 Service
Ingress 控制器动态感知 Ingress 服务规则的变化，然后生成一段对应的 Nginx 反向代理配置
Ingress 控制器会将生成的 Nginx 配置写入到一个运行着的 Nginx 服务中，并动态更新
到此为止，其实真正在工作的就是一个 Nginx了，内部配置了用户定义的请求转发规则

五、Ingress使用

5.1 环境准备

搭建Ingress环境

创建文件夹
[root@k8s-master ~]# mkdir ingress-controller
[root@k8s-master ~]# cd ingress-controller/

获取ingress-nginx，本次案例使用的是0.30版本
[root@k8s-master ingress-controller]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
[root@k8s-master ingress-controller]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml

修改mandatory.yaml文件中的仓库
修改quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
为quay-mirror.qiniu.com/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
输入 sed -i 's#rbac.authorization.k8s.io/v1beta1#rbac.authorization.k8s.io/v1#' mandatory.yaml
输入 sed -i 's#quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0#quay-mirror.qiniu.com/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0#' mandatory.yaml
创建ingress-nginx
[root@k8s-master ingress-controller]# kubectl apply -f ./

查看ingress-nginx
[root@k8s-master ingress-controller]# kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-ingress-controller-fbf967dd5-4qpbp   1/1     Running   0          12h

查看service
[root@k8s-master ingress-controller]# kubectl get svc -n ingress-nginx
NAME            TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx   NodePort   10.98.75.163           80:32240/TCP,443:31335/TCP   11h

准备 Service 和 Pod

创建tomcat-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80


apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

nginx.itheima.com  /  nginx-service:80 (10.244.1.97:80,10.244.1.98:80,10.244.2.119:80)
tomcat.itheima.com /  tomcat-service:8080(10.244.1.99:8080,10.244.2.117:8080,10.244.2.120:8080)
...

下面可以通过浏览器访问https://nginx.itheima.com:31335 和 https://tomcat.itheima.com:31335来查看了

Original: https://www.cnblogs.com/Skybiubiu/p/16392582.html
Author: SkyBiuBiu
Title: [云原生]Kubernetes-Service详解（第7章）

原创文章受到原创版权保护。转载请注明出处：https://www.johngo689.com/606272/

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