k8s服务service发现与负载均衡

Posted 2021-05-15 爱上口袋的天空

1.pod如何实现访问？

2.什么是Service

Service是一个抽象的概念。它通过一个虚拟的IP的形式(VIPs)，映射出来指定的端口，通过代理客户端 发来的请求转发到后端一组Pods中的一台（也就是endpoint）。

Service定义了Pod逻辑集合和访问该集合的策略，是真实服务的抽象。Service提供了统一的服务访问 入口以及服务代理和发现机制，关联多个相同Label的Pod，用户不需要了解后台Pod是如何运行。 外 部系统访问Service的问题: -> 首先需要弄明白Kubernetes的三种IP这个问题 - Node IP：Node节点的 IP地址 - Pod IP： Pod的IP地址 - Cluster IP：Service的IP地址。

-> 首先,Node IP是Kubernetes集群中节点的物理网卡IP地址，所有属于这个网络的服务器之间都能通 过这个网络直接通信。这也表明Kubernetes集群之外的节点访问Kubernetes集群之内的某个节点或者 TCP/IP服务的时候，必须通过Node IP进行通信。

-> 其次，Pod IP是每个Pod的IP地址，他是Docker Engine根据docker0网桥的IP地址段进行分配的，通 常是一个虚拟的二层网络。

最后Cluster IP是一个虚拟的IP，但更像是一个伪造的IP网络，原因有以下几点: -> Cluster IP仅仅作用 于Kubernetes Service这个对象，并由Kubernetes管理和分配P地址 -> Cluster IP无法被ping，他没有 一个“实体网络对象”来响应 -> Cluster IP只能结合Service Port组成一个具体的通信端口，单独的 Cluster IP不具备通信的基础，并且他们属于Kubernetes集群这样一个封闭的空间。 -> Kubernetes集 群之内，Node IP网、Pod IP网于Cluster IP网之间的通信，采用的是Kubernetes自己设计的一种编程 方式的特殊路由规则。

3.service原理

4.service服务注册与发现

5.service是如何产生的？

6.service的负载策略

7.IPTables

Iptables模式为Services的默认代理模式。在iptables 代理模式中，kube-proxy不在作为反向代理的在 VIPs 和backend Pods之间进行负载均衡的分发。这个工作放给工作在四层的iptables来实现。iptables 和netfilter紧密集成，密切合作，都在kernelspace 就实现了包的转发。 在这个模式下，kube-proxy 主要有这么几步来实现实现报文转发：

• 通过watching kubernetes集群 cluster API， 获取新建、删除Services或者Endpoint Pod指令。
• kube-proxy 在node上设置iptables规则，当有请求转发到Services的 ClusterIP上后，会立即被捕 获，并重定向此Services对应的一个backend的Pod。
• kube-proxy会在node上为每一个Services对应的Pod设置iptables 规则，选择Pod默认算法是随机 策略。

在iptables模式中，kube-proxy把流量转发和负载均衡的策略完全委托给iptables/netfiter 来做，这些 转发操作都是在kernelspace 来实现，比userspace 快很多

在iptables 中kube-proxy 只做好watching API 同步最新的数据信息这个角色。路由规则信息和转发都 放在了kernelspace 的iptables 和netfiter 来做了。但是，这个这个模式不如userspace模式的一点是， 在usersapce模式下，kube-proxy做了负载均衡，如果选择的backend 一台Pod没有想要，kube-proxy 可以重试，在iptables模式下，就是一条条路由规则，要转发的backend Pod 没有响应，且没有被K8S 摘除，可能会导致转发到此Pod请求超时，需要配合K8S探针一起使用。

8. 什么是IPVS

PVS（IP虚拟服务器）实现传输层负载平衡，通常称为第4层LAN交换，是Linux内核的一部分。 IPVS在主机上运行，在真实服务器集群前充当负载均衡器。 IPVS可以将对基于TCP和UDP的服务的请求 定向到真实服务器，并使真实服务器的服务在单个IP地址上显示为虚拟服务。

9.IPVS vs. IPTABLES

IPVS模式在Kubernetes v1.8中引入，并在v1.9中进入了beta。 IPTABLES模式在v1.1中添加，并成为自 v1.2以来的默认操作模式。 IPVS和IPTABLES都基于netfilter。 IPVS模式和IPTABLES模式之间的差异如 下： 

• IPVS为大型集群提供了更好的可扩展性和性能。
• IPVS支持比iptables更复杂的负载平衡算法（最小负载，最少连接，位置，加权等）。
• IPVS支持服务器健康检查和连接重试等。

我们都知道，在Linux 中iptables设计是用于防火墙服务的，对于比较少规则的来说，没有太多的性能 影响。但是对于，一个K8S集群来说，会有上千个Services服务，当然也会转发到Pods，每个都是一条 iptables规则，对集群来说，每个node上会有大量的iptables规则，简直是噩梦。 同样IPVS可以解决可能也会遇见这样大规模的网络转发需求，但是IPVS用hash tabels来存储网络转发 规则，比iptables 在这上面更有优势，而且它主要工作在kernelspace，减少了上下文切换带来的开 销。