k8s之yaml文件基本格式及底层负载均衡实现原理

Posted 2020-11-30

本文只是自己的精简后的总结，若需要详细的资料，请绕步。

注：yaml文件严格要求缩进，默认不同层次等级是两个空格的缩进。

1、使用httpd镜像创建一个Deployment资源对象

[root@master ~]# vim lvjianzhao.yaml    #编写yaml文件

kind: Deployment            #指定要创建的资源对象类型
apiVersion: extensions/v1beta1        #指定deployment所对应的API版本
metadata:
  name: lvjianzhao-deploy      #定义deployment的名称
spec:
  replicas: 4            #定义需要创建pod副本的数量
  template:
    metadata:
      labels:                           #指定pod的标签
        user: lvjianzhao
    spec:
      containers:                                 
      - name: httpd                    #指定容器的名称
        image: httpd                #指定基于哪个镜像运行容器
[root@master ~]# kubectl apply -f lvjianzhao.yaml     #执行编写的文件
[root@master ~]# kubectl explain deployment     
#注：如果不知道某个资源对象所对应的API版本，可以通过此命令查看
KIND:     Deployment
VERSION:  extensions/v1beta1             #这就是Deployment资源所对应的API版本
                        ........................#省略部分内容
[root@master ~]# kubectl get deployment lvjianzhao-deploy     
#确定所执行的yaml文件生成了我们所需数量的pod

查看其pod标签，是否是我们定义的label：

[root@master ~]# kubectl describe deployment lvjianzhao-deploy    #查看这个资源对象的详细信息
Name:                   lvjianzhao-deploy
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Thu, 07 Nov 2019 17:50:44 +0800
Labels:                 "user=lvjianzhao"              #这里就是该资源对象的标签

2、创建一个svc资源对象与上述Deployment资源对象关联。且能够对外网提供服务。映射节点端口为：32123.

[root@master ~]# vim httpd-service.yaml    #编写service的yaml文件

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: httpd-service
spec:
  type: NodePort              #这里需要指定类型为“NodePort”，否则默认是cluster IP
  selector:
    user: lvjianzhao                #与deployment资源对象的这个标签进行关联
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 79                #这里指定要映射到的Cluster  IP的端口
    targetPort: 80              #这里指定的是要映射pod中的端口
    nodePort: 32123     #这里指定的是映射到宿主机的端口
[root@master ~]# kubectl apply -f httpd-service.yaml        #执行该yaml文件
[root@master ~]# kubectl get svc httpd-service     #查看创建的svc（service）
NAME            TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
httpd-service   NodePort   10.97.13.198   <none>        79:32123/TCP   2m1s
#可以看到将指定的群集端口映射到了本地的32123

现在就可以使用client访问k8s群集中任意一个节点的32123端口，即可看到pod所提供的服务，如下：

[root@master ~]# kubectl describe svc httpd-service       #查看该service的详细信息

返回的信息如下（只能显示少量IP，剩下的只是被省略了，而不是未指定）：

既然上面说到了，endpoint指定的都是后端pod的IP地址，那么就来查看验证一下，是否正确，如下：

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide | awk ‘{print]‘   #输出后端pod的IP地址
IP
10.244.1.18
10.244.2.21
10.244.1.17
10.244.2.20
#可以确认查看的IP能对应上上面service的endpoint指定的IP

查看svc映射endpoint的详细情况，并详细说明负载均衡的底层原理。

3、当我们做完上述操作后，client是可以访问我们pod提供的服务的（并且是负载均衡的效果），那么这是一个什么样的实现过程呢？依赖什么实现的？

其实，背后的原理并没有那么高大上，kube-proxy通过iptables的转发机制来实现负载均衡的效果的，先定义目标IP是service提供的群集IP，然后使用“-j”选项转发到其他iptables规则，如下：

[root@master ~]# kubectl get svc httpd-service | awk ‘{print $3}‘
#我们需要先查看到service的群集IP
CLUSTER-IP   
10.97.13.198
[root@master ~]# iptables-save > a.txt          #将iptables规则输出到文件中，方便我们查找
[root@master ~]# vim a.txt         #打开iptables规则

搜索我们的群集IP，可以看到，当目标地址是群集IP地址时，就会转发到另一个规则“KUBE-SVC-X2P42VLQEZCHLPKZ”，如下：

那么，现在继续搜索它转发到的规则上，如下：

上面的图中，就是与他实现负载均衡相关的策略的，我们一共四个pod，所以上图中的第一个规则使用了random的算法，只有0.25（1/4）的几率采用这个规则，当到达第二条规则后，则有0.33的几率，因为去除前一个pod，还剩下三个pod，10/3=0.33，这就是这个几率的由来，依次类推，当到达最后一个规则后，那么就不用指定几率了，肯定是它来处理这条请求。