K8SService服务详解，看这一篇就够了！！

Posted 2020-12-11 binghe001

k8s用命名空间namespace把资源进行隔离，默认情况下，相同的命名空间里的服务可以相互通讯，反之进行隔离。

1.1 Service

Kubernetes中一个应用服务会有一个或多个实例（Pod,Pod可以通过rs进行多复本的建立）,每个实例（Pod）的IP地址由网络插件动态随机分配（Pod重启后IP地址会改变）。为屏蔽这些后端实例的动态变化和对多实例的负载均衡，引入了Service这个资源对象，如下所示:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80
       targetPort: 80
  selector:  #service通过selector和pod建立关联
    app: nginx

根据创建Service的type类型不同，可分成4种模式：

• ClusterIP： 默认方式。根据是否生成ClusterIP又可分为普通Service和Headless Service两类：
  • 普通Service：通过为Kubernetes的Service分配一个集群内部可访问的固定虚拟IP（Cluster IP），实现集群内的访问。为最常见的方式。
  • Headless Service：该服务不会分配Cluster IP，也不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡。而是通过DNS提供稳定的络ID来访问，DNS会将headless service的后端直接解析为podIP列表。主要供StatefulSet使用。
• NodePort：除了使用Cluster IP之外，还通过将service的port映射到集群内每个节点的相同一个端口，实现通过nodeIP:nodePort从集群外访问服务。
• LoadBalancer：和nodePort类似，不过除了使用一个Cluster IP和nodePort之外，还会向所使用的公有云申请一个负载均衡器(负载均衡器后端映射到各节点的nodePort)，实现从集群外通过LB访问服务。
• ExternalName：是 Service 的特例。此模式主要面向运行在集群外部的服务，通过它可以将外部服务映射进k8s集群，且具备k8s内服务的一些特征（如具备namespace等属性），来为集群内部提供服务。此模式要求kube-dns的版本为1.7或以上。这种模式和前三种模式（除headless service）最大的不同是重定向依赖的是dns层次，而不是通过kube-proxy。
  比如，在service定义中指定externalName的值"my.database.example.com"：

此时k8s集群内的DNS服务会给集群内的服务名 ..svc.cluster.local 创建一个CNAME记录，其值为指定的"my.database.example.com"。
当查询k8s集群内的服务my-service.prod.svc.cluster.local时，集群的 DNS 服务将返回映射的CNAME记录"foo.bar.example.com"。

备注： 前3种模式，定义服务的时候通过selector指定服务对应的pods，根据pods的地址创建出endpoints作为服务后端；Endpoints Controller会watch Service以及pod的变化，维护对应的Endpoint信息。kube-proxy根据Service和Endpoint来维护本地的路由规则。当Endpoint发生变化，即Service以及关联的pod发生变化，kube-proxy都会在每个节点上更新iptables，实现一层负载均衡。 而ExternalName模式则不指定selector，相应的也就没有port和endpoints。 ExternalName和ClusterIP中的Headles Service同属于Headless Service的两种情况。Headless Service主要是指不分配Service IP，且不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡的服务。

1.2 Port

Service中主要涉及三种Port： * port 这里的port表示service暴露在clusterIP上的端口，clusterIP:Port 是提供给集群内部访问kubernetes服务的入口。

• targetPort

containerPort，targetPort是pod上的端口，从port和nodePort上到来的数据最终经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上进入容器。

• nodePort

nodeIP:nodePort 是提供给从集群外部访问kubernetes服务的入口。

总的来说，port和nodePort都是service的端口，前者暴露给从集群内访问服务，后者暴露给从集群外访问服务。从这两个端口到来的数据都需要经过反向代理kube-proxy流入后端具体pod的targetPort，从而进入到pod上的容器内。

1.3 IP

使用Service服务还会涉及到几种IP：

• ClusterIP

Pod IP 地址是实际存在于某个网卡(可以是虚拟设备)上的，但clusterIP就不一样了，没有网络设备承载这个地址。它是一个虚拟地址，由kube-proxy使用iptables规则重新定向到其本地端口，再均衡到后端Pod。当kube-proxy发现一个新的service后，它会在本地节点打开一个任意端口，创建相应的iptables规则，重定向服务的clusterIP和port到这个新建的端口，开始接受到达这个服务的连接。

• Pod IP

Pod的IP，每个Pod启动时，会自动创建一个镜像为gcr.io/google_containers/pause的容器，Pod内部其他容器的网络模式使用container模式，并指定为pause容器的ID，即：network_mode: "container:pause容器ID"，使得Pod内所有容器共享pause容器的网络，与外部的通信经由此容器代理，pause容器的IP也可以称为Pod IP。

• 节点IP

Node-IP，service对象在Cluster IP range池中分配到的IP只能在内部访问，如果服务作为一个应用程序内部的层次，还是很合适的。如果这个service作为前端服务，准备为集群外的客户提供业务，我们就需要给这个服务提供公共IP了。指定service的spec.type=NodePort，这个类型的service，系统会给它在集群的各个代理节点上分配一个节点级别的端口，能访问到代理节点的客户端都能访问这个端口，从而访问到服务。