【九】Kubernetes 之 Service 概念图文讲解及功能演示

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。

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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

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

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