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【九】Kubernetes 之 Service 概念图文讲解及功能演示

开发技术 开发技术 5小时前 4次浏览

Service 概念

Kubernetes Service 定义了这样一种抽象:逻辑上的一组 Pod,一种可以访问它们的策略 —— 通常称为微服务

Service 通常是通过 Label Selector,也就是 Service 通过标签选择的方式匹配一组 Pod 对外提供访问的机制。

【九】Kubernetes 之 Service 概念图文讲解及功能演示

解释上图具体实现过程:

首先、定义一个 Nginx Deployment由它创建三个Pod,每个 Pod 中都有对应的标签mynginx

第二、定义一个Nginx Service,标签为mynginx,Service 会根据自己的标签去匹配后端的 Pod 标签,从而把它们加入队列中提供对外服务,当然标签可以定义多个。

第三、当我们Client访问Nginx Service的时候,Service 会以轮询的访问策略来对外提供服务。

第四、当我们后端的Pod挂掉的时候,Nginx Deployment会重新创建一个新的Pod来满足期望值,Service 会自动的将新 Pod 加入到负载均衡队列中。

Service提供负载均衡的能力限制:

Service 只提供 4 层负载均衡能力,并没有 7 层功能,也就是说只能基于IP地址端口进行转发实现负载均衡。

需要提供 7 层负载均衡能力可以通过 Ingress 负载均衡方案来实现,后面的文章中会介绍,欢迎关注我哦

Service 类型讲解

Service 具有四种类型:

ClusterIP: 默认类型,自动分配一个集群内部虚拟IP地址,只能被集群内部访问。(常用)

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NodePort: 通过每个节点上的 IP 和静态端口(NodePort)暴露服务,提供对外访问。也就是说我们可以通过集群中任意一个节点 IP 地址和端口来访问后的 Pod 应用。(常用)

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LoadBalancer: 使用云提供商的负载均衡器向外部暴露服务。 外部负载均衡器可以将流量路由到自动创建的 NodePort 服务和 ClusterIP 服务上。(摘自于官方)

ExternalName: 把集群外部的服务引入到集群内部来,在集群内部直接使用。

也就是说假设外部有一个数据库集群,集群内部的Service只需要写集群外部IP地址信息,集群内部的Pod就可以实现访问。

如果某一天外部集群 IP 地址发生变化,只需要更新集群内部的Service信息,内部的Pod还是可以正常访问外部数据库集群。

VIP 和 Service 代理

在 Kubernetes 集群中,每个 Node 运行一个 kube-proxy 进程。 kube-proxy 负责为 Service 实现了一种 VIP(虚拟 IP)的形式,而不是 ExternalName的形式。

在 Kubernetes v1.0 版本,代理完全在 userspace 。在 Kubernetes V1.1 版本,新增了 iptables 代理,但并不是默认的运行代理模式。

从 Kubernetes V1.2 开始,默认代理模式为 iptables;在 Kubernetes V1.8.0-beta.0 中,添加了 IPVS 代理。

然后从 Kubernetes V1.14 版本开始默认使用 IPVS 代理模式。

userspace 代理模式

当 Client 需要访问 Pod 时,首先需要访问 iptables,再从防火墙访问到 Kube-proxy,再从 Kube-proxy 访问到对应的 Pod。

无论 Client 访问本地的 Pod 还是其他节点的 Pod 都需要通过 Kube-proxy 来代理,包括 apiserver 也会监控 Kube-proxy 进行服务更新等操作,这样会导致 Kube-proxy 压力巨大。

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iptables 代理模式

通过如下图可以看到,所有的访问都是通过 iptables 来完成,而不需要通过 Kube-proxy 来调度,这样的话,访问速度加快,而 Kube-proxy 压力减少,稳定性就会提升。

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IPVS 代理模式

IPVS 代理模式跟 iptables 代理模式中的区别只是把 iptables 变成 IPVS ,其他的没有变。IPVS 是在内核空间中工作,意味着通信的延迟更短,性能更好。如果没有安装 IPVS 模块,则 kube-proxy 将退回到以 iptables 代理模式运行。

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Service 实验演示

ClusterIP 类型

首先创建 Deployment ,my-nginx.yaml文件如下:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx   # 标签匹配
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx # 定义标签
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: hub.test.com/library/mynginx:v1
        ports:
        - containerPort: 80

创建 Deployment 以及查看状态信息

[root@k8s-master01 ~]# kubectl apply -f my-nginx.yaml 
deployment.apps/my-nginx created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy 
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
my-nginx   3/3     3            3           8s
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-nginx-94fb9fc7c-2xjqc   1/1     Running   0          11s
my-nginx-94fb9fc7c-rmwtr   1/1     Running   0          11s
my-nginx-94fb9fc7c-x969q   1/1     Running   0          11s

此时已经可以访问每一个 Pod ,为了防止后端的 Pod 挂掉之后重新创建新的 Pod ,IP地址也会随着改变,所以要通过 Service (服务发现)来保证可靠性。

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接下来创建 Service,my-nginx-svc.yaml配置文件如下

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx-service  # Service 名称
spec:
  type: ClusterIP   # Service 类型
  selector:
    run: my-nginx   # 标签匹配后端 Pod
  ports:
      # 默认情况下,为了方便起见,`targetPort` 被设置为与 `port` 字段相同的值。
    - port: 80
      targetPort: 80

创建 Service 和查看状态

[root@k8s-master01 ~]# kubectl apply -f my-nginx-svc.yaml 
service/my-nginx-service created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP   22d
my-nginx-service   ClusterIP   10.100.13.4   <none>        80/TCP    7s

查看 Service 详细事件时,可以看到后端的 IP 地址都对应着每一个 Pod。

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访问 Service IP 地址实际是访问后端的 Pod,Service 做了一个轮询的访问策略。

[root@k8s-master01 ~]# curl 10.100.13.4
version: v1
hostname: my-nginx-94fb9fc7c-2xjqc
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.100.13.4
version: v1
hostname: my-nginx-94fb9fc7c-x969q
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.100.13.4
version: v1
hostname: my-nginx-94fb9fc7c-rmwtr

NodePort 类型

利用刚刚创建好的 Deployment,这里只需要修改 Service 文件重新创建即可。my-nginx-svc.yaml文件如下

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx-service  # Service 名称
spec:
  type: NodePort   # Service 类型
  selector:
    run: my-nginx   # 标签匹配后端 Pod
  ports:
      # 默认情况下,为了方便起见,`targetPort` 被设置为与 `port` 字段相同的值。
    - port: 80
      targetPort: 80
      # 默认情况下,为了方便起见,Kubernetes 控制平面会从某个范围内分配一个端口号(默认:30000-32767)
      nodePort: 30001

创建 Service 和查看状态

[root@k8s-master01 ~]# kubectl apply -f my-nginx-svc.yaml 
service/my-nginx-service created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc
NAME               TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        22d
my-nginx-service   NodePort    10.104.50.48   <none>        80:30001/TCP   6s

【九】Kubernetes 之 Service 概念图文讲解及功能演示

外部访问端口30001,集群中任意一个节点的IP地址加上端口访问即可。

【九】Kubernetes 之 Service 概念图文讲解及功能演示

由于实验环境原因LoadBalancer 类型ExternalName 类型没有进行实验演示,下一章更新 Ingress 基本概念及功能演示的学习笔记,欢迎关注我。


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