k8s中service对象

一、Service

简介

Kubernetes (k8s) 中的 Service 对象是一种抽象，它定义了一组 Pod 的逻辑集合和访问它们的策略。Service 为 Pod 提供了一个稳定的网络端点，使得其他 Pod 或外部客户端可以可靠地访问这些 Pod，即使 Pod 的 IP 地址可能会发生变化。
Service的关键概念和特征：

1. 稳定性和发现：尽管Pod的IP地址可能会因为重启或者扩缩容而变化，但是Service的虚拟IP（ClusterIP）保持稳定，提升了服务发现的稳定性。

2. 选择器 (Selector)：Service通常使用标签选择器来选择需要暴露的Pod集合。这允许动态更新后台Pod集群，而无需手动维护Pod列表。

Service的关键概念和特征：

1. 服务发现：Service 为一组 Pod 提供一个统一的访问点（通常是 DNS 名称），使得其他组件可以轻松发现和访问这些 Pod。
2. 负载均衡：当多个 Pod 提供相同的服务时，Service 可以自动在这些 Pod 之间进行负载均衡。
3. 稳定的网络地址：Service 提供一个稳定的 IP 地址和端口，即使底层 Pod 发生变化，这个地址也保持不变。
4. 抽象底层实现：Service 使得应用程序可以不必关心具体的 Pod IP 地址，只需要知道 Service 的名称即可。
5. 支持多种类型：Kubernetes 支持多种类型的 Service，包括 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 和 ExternalName。

Service 的主要类型：

1. ClusterIP（默认）：为 Service 分配一个集群内部的 IP 地址，只能在集群内部访问。
2. NodePort：在 ClusterIP 的基础上，为 Service 在每个节点上分配一个端口，可以通过 <NodeIP>:<NodePort> 从集群外部访问服务。
3. LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，使用云提供商的负载均衡器，将流量转发到 <NodeIP>:<NodePort>。（公有云使用）
4. ExternalName：将服务映射到一个外部的 DNS 名称。

Service和kube-proxy的作用与区别

Kubernetes中的Service和kube-proxy都是与网络流量管理密切相关的组件，但它们的功能和工作机制有很大的不同。

Service的工作过程

1. Service定义：服务在Kubernetes中通过YAML或JSON格式的配置文件来定义。配置文件中通常包括服务的类型（如ClusterIP、NodePort、LoadBalancer）、端口信息、标签选择器等。

2. 选择Pod：Service根据定义的标签选择器（Selector）来识别需要暴露的Pod。Kubernetes通过这些选择器将流量转发到匹配的Pod。

3. Endpoints创建：一旦Service被创建或更新，Kubernetes会创建或更新一个Endpoints对象，其中包含当前符合选择条件的Pod的IP和端口。

4. 流量路由：每个Service都有一个稳定的虚拟IP（ClusterIP），集群内部的请求通过这个IP进入，然后根据Endpoints信息进行内部负载均衡，将流量路由到合适的Pod。

5. 服务类型扩展：

   • ClusterIP：默认类型，仅在集群内部访问。
   • NodePort：通过集群中每个节点的同一端口暴露服务，使得服务可以从外部访问。
   • LoadBalancer：利用云提供商的负载均衡器在外部直接暴露服务。
   • ExternalName：将服务映射到外部DNS名称。

kube-proxy的工作过程

kube-proxy是Kubernetes中的网络代理，它在每个节点上运行，用于实现Kubernetes服务抽象的流量路由。它的工作过程包括：

1. 监听API服务器：kube-proxy持续监听API服务器，以获取所有Service和Endpoints的最新信息。当这些对象发生变化时，kube-proxy会相应地更新自身的配置。

2. 网络规则管理：根据服务规则和对应的Endpoints，kube-proxy在节点上设置网络规则。这些规则负责拦截经过的请求并将其转发到适当的Pod。

3. 实现机制：

   • iptables模式（传统）：kube-proxy使用iptables为每个Service生成规则。规则通过NAT（网络地址转换）将请求从Service IP和端口重定向到Pod的IP和端口。
   • IPVS模式（更现代）：使用Linux内核的IP虚拟服务器（IPVS）来实现更高效的负载均衡。IPVS对大量服务和流量提供了更好的性能。

4. 负载均衡：根据Endpoints信息，kube-proxy负责在多个后端Pod之间负载均衡来自Service的流量。

总结

• Service：在Kubernetes中用于将一组Pod作为服务来暴露，提供TCP/IP网络接口，从而实现负载均衡和服务发现。
• kube-proxy：是一个网络代理，负责具体实现Service所需的流量转发和负载均衡功能。它运行在每个节点上，通过管理底层网络规则，确保集群内部外部的流量能够被正确地路由到相应的Pod。

二、具体实践

下面逐个演示service的四种类型，但LoadBalancer只在公有云环境中使用，故不演示。

ClusterIP

ClusterIP是Kubernetes中服务（Service）资源的默认类型，用于在集群内部提供对服务的稳定访问。

ClusterIP 基本概念

• 集群内部访问：ClusterIP 为服务分配一个虚拟IP，只能在 Kubernetes 集群内部使用。外部无法直接访问。
• 服务发现：集群内的其他 Pod 可以通过服务名称来访问这个服务，简单直观。
• 负载均衡：当服务由多个 Pod 提供时，ClusterIP 会自动在这些 Pod 之间分配流量。

应用场景

1. 内部服务通信：所有需要在 Kubernetes 内部通信的组件，比如微服务架构中的不同服务，通过 ClusterIP 互相调用。
2. 数据库接入：集群内部的应用程序可以通过 ClusterIP 来访问数据库服务。
3. 后端服务调用：前端应用或 API 网关访问后端服务时，利用 ClusterIP 提供稳定的网络路径。

apiVersion: apps/v1  
kind: Deployment  
metadata:  
  name: nginx-deployment  
  labels:  
    app: nginx-dep  
spec:  
  replicas: 10  
  selector:  
    matchLabels:  
      app: nginx  
  template:  
    metadata:  
      labels:  
        app: nginx  
    spec:  
      containers:  
      - name: nginx1  
        image: harbor.hiuiu.com/nginx/nginx:1.22a  
        imagePullPolicy: IfNotPresent  
        ports:  
        - containerPort: 80  
---  上面是启动模板文件，创建10个pod
apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
  name: myapp-service  
spec:  
  type: ClusterIP  
  ports:  
  - port: 80  暴露的端口
    targetPort: 80  pod的实际端口
  selector:  
    app: nginx
    

kubectl get service  myapp-service -o wide
查看service的状态

结果是集群内部可以访问，集群外部不可以访问。

NodePort

NodePort 简介

• 什么是 NodePort:
  NodePort 是 Kubernetes 提供的一种服务类型，它允许外部流量通过特定端口访问集群内的服务。

• 如何工作:

  • 在每个节点上开放一个固定范围的端口（30000-32767）。
  • 可以通过访问任一节点的 IP 和这个端口来访问服务。

应用场景

1. 快速测试:

   • 在开发或测试环境中快速暴露服务给外部用户。

2. 简单外部访问:

   • 没有复杂负载均衡需求的小规模或本地网络中使用。

3. 结合负载均衡:

   • 可以与外部负载均衡器结合使用，提供更好的流量管理。

apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:  
  name: my-nodeport  
spec:  
  type: NodePort  
  selector:  
    app: nginx  
  ports:  
    - port: 80  
      targetPort: 80  
      nodePort: 30007

在这里插入代码片

ExternalName

ExternalName 是 Kubernetes 中的一种特殊服务类型，用于将集群内的服务请求直接映射到外部的 DNS 名称。

简介

• DNS 名称映射:

  • ExternalName 服务通过将 Kubernetes 服务名称解析为外部 DNS 名称来工作。这意味着它不生成实际的网络代理，而是直接将域名解析为外部地址。

• 无需端口或代理:

  • 这种服务类型不涉及 Kubernetes 代理，不需要暴露任何端口，只需简单地做 DNS 级别的转发。

应用场景

1. 访问外部服务:

   • 当您需要从 Kubernetes 内部访问集群外部的服务时，可以使用 ExternalName 类型。例如，某些第三方 API 或外部数据库服务。

2. 服务切换/重定向:

   • 在迁移阶段，可以使用 ExternalName 将流量指向临时的外部主机，简化服务切换过程。

3. 统一服务访问:

   • 可以通过 ExternalName 为 Kubernetes 集群内的服务提供与外部服务一致的访问接口，统一服务调用方式。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: external-pod
spec:
  containers:
  - name: external-c
    image: harbor.hiuiu.com/linux_system/centos/centos7:7.9.2009
    command: ["/bin/sh"]
    args: ["-c","while true; do echo aaa; sleep 10; done"]
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: external(集群内部的域名)
spec:
  type: ExternalName
  externalName: baidu.com

进入集群内部，去查看那个域名，解析出来的名字是baidu.com