k8s的Service详解

Posted 2023-03-14

参考技术A

Pod是非永久性资源，会动态创建和销毁，pod的ip会变化。这会导致一类Pod（业务1）访问另一类Pod（业务2）需要找出并跟踪Pod（业务2）的IP地址，再者Pod（业务2）是多个的，如何提供负载均衡呢？虽然Pod1通过轮询一组Pod的ip可以实现，但会Pod就需要增加负载均衡的逻辑，Pod就变得不纯粹了，不符合单一设计原则。于是有了Service，把一类Pods上的应用程序抽象成服务，并提供可以访问他们的策略。

有两种方式： 选择算符的Service 和 没有选择算符的Service

这是最常见的方式，指定 spec.selector 即通过打标签的方式，主要是针对集群内部同命名空间的Pod

创建上面的Service,会自动创建相应的 Endpoint 对象

查看自动创建的Endpoint对象

主要是针对希望服务指向另一个名字空间或者其他集群中的服务，比如外部的ES集群

此服务没有选择算符，因此不会自动创建相应的 Endpoint 对象, 需要手动动添加 Endpoint 对象，将服务手动映射到运行该服务的网络地址和端口

该模式下，节点上kube-proxy 持续监听 Service 以及 Endpoints 对象的变化，并设置进本地节点iptables，请求反向代理全部交给 iptables 来实现。每个Node节点都会配置所有Service进iptables，当捕获到Service的clusterIP和端口请求，利用注入的iptables，将请求重定向到Service的对应的Pod，v1.2版本之后的默认模式。

通过查看iptables规则可以看到：

kube-proxy 在 iptables 模式下随机选择一个后端Pod，利用Pod 就绪探测器验证Pod是否正常，kube-proxy只会把正常的Pod写入iptables，避免流量进入不正常的Pod。

kube-proxy 会监视 Kubernetes 控制平面对 Service 对象和 Endpoints 对象的添加和移除操作。 对每个 Service，它会在本地 Node 上打开一个端口（随机选择）。请求先经过iptables规则，当捕获到达Service 的 clusterIP和 Port 的请求，并重定向到代理端口（kube-proxy），再由代理端口再代理请求到后端Pod（v1.2版本之前的默认模式）

IPVS模式是利用linux的IPVS模块实现，同样是由kube-proxy实时监视集群的service和endpoint，调用netlink接口相应的创建ipvs规则，由ipvs实现负载均衡访问。IPVS 专为负载平衡而设计，并基于内核内哈希表，有更高的网络流量吞吐量（iptables 模式在大规模集群 比如10000 个服务中性能下降显著），并且具有更复杂的负载均衡算法（最小连接、局部性、 加权、持久性）。（v1.8以后新支持的）

上面讲的Pod之间调用，采用Service进行抽象，服务之间可以通过clusterIP 进行访问调用，不用担心Pod的销毁重建带来IP变动，同时还能实现负载均衡。但是clusterIP也是有可能变动，况且采用IP访问始终不是一种好的方式。通过 DNS 和 环境变量 可以实现通过服务名现在访问。

k8s采用附加组件（CoreDNS）为集群提供DNS服务，会为每个服务创建DNS记录，CoreDNS只为Service和Pod创建DNS记录。kubernetes强烈推荐采用DNS方式.

例如，如果你在 Kubernetes 命名空间 my-ns 中有一个名为 my-service 的服务， 则控制平面和 DNS 服务共同为 my-service.my-ns 创建 DNS 记录。 my-ns 命名空间中的 Pod 应该能够通过按名检索 my-service 来找到服务，其他命名空间中的 Pod 必须将名称限定为 my-service.my-ns 。 这些名称将解析为为服务分配的集群 IP。

Kubernetes 还支持命名端口的 DNS SRV（服务）记录。 如果 my-service.my-ns 服务具有名为 http　的端口，且协议设置为 TCP， 则可以对 _http._tcp.my-service.my-ns 执行 DNS SRV 查询查询以发现该端口号, "http" 以及 IP 地址

当 Pod 运行在 Node上，kubelet 会为每个活跃的 Service 添加一组环境变量。 简单的 SVCNAME_SERVICE_HOST 和 SVCNAME_SERVICE_PORT 变量。 这里 Service 的名称需大写，横线被转换成下划线。

举个例子，一个名称为 nginx-svc 的 Service 暴露了 TCP 端口 8080， 同时给它分配了 Cluster IP 地址 10.0.0.11，这个 Service 生成了如下环境变量：

进入example容器，env打印环境变量：

访问Nginx服务可以使用