Services

一、Service

对于kubernetes整个集群来说，Pod的地址也可变的，也就是说如果一个Pod因为某些原因退出了，而由于其设置了副本数replicas大于1，那么该Pod就会在集群的任意节点重新启动，这个重新启动的Pod的IP地址与原IP地址不同，这对于业务来说，就不能根据Pod的IP作为业务调度。kubernetes就引入了Service的概念，它为Pod提供一个入口，主要通过Labels标签来选择后端Pod，这时候不论后端Pod的IP地址如何变更，只要Pod的Labels标签没变，那么 业务通过service调度就不会存在问题。

当声明Service的时候，会自动生成一个cluster IP，这个IP是虚拟IP。我们就可以通过这个IP来访问后端的Pod，当然，如果集群配置了DNS服务，比如现在的CoreDNS，那么也可以通过Service的名字来访问，它会通过DNS自动解析Service的IP地址。

Service的模式有三种，user space，iptables，ipvs。

Service的类型有三种，Cluster IP，LoadBalance，NodePort，ExternalName。其中Cluster IP是默认的类型。

（1）、Cluster IP：通过 集群内部IP暴露服务，默认是这个类型，选择该值，这个Service服务只能通过集群内部访问；

（2）、LoadBalance：使用云提供商的负载均衡器，可以向外部暴露服务，选择该值，外部的负载均衡器可以路由到NodePort服务和Cluster IP服务；

（3）、NodePort：顾名思义是Node基本的Port，如果选择该值，这个Service可以通过NodeIP:NodePort访问这个Service服务，NodePort会路由到Cluster IP服务，这个Cluster IP会通过请求自动创建；

（4）、ExternalName：通过返回 CNAME 和它的值，可以将服务映射到 externalName 字段的内容，没有任何类型代理被创建，可以用于访问集群内其他没有Labels的Pod，也可以访问其他NameSpace里的Service。

kubernetes主要通过kube-proxy创建iptables和ipvs规则，在每个Node节点上都会创建这些规则。

 1.1、Cluster IP

集群默认的Service类型，只能在集群内部访问，一个简单的Service定义如下：

apiVersion: v1         # API版本
kind: Service                # 声明版本为Service
metadata:                            # 元数据
  name: nginx-service  # 定义Service的名字
  labels:              # 定义Service的标签
    name: nginx-service
spec:
  type: ClusterIP      # 定义Service的类型
  selector:            # 定义标签选择器，会代理后端name=nginx-service的Pod
    name: nginx-service
  ports:               # 暴露的端口名
  - port: 8000

然后通过kubectl get svc可以看到Cluster IP

可以通过容器内访问：

自定义endpoints

kubectl apply -f - <<EOF
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: snake-demo-svc
  namespace: base
spec:
  ports:
  - port: 30018
    protocol: TCP
    name: http
  type: ClusterIP
  externalIPs: [192.168.48.92]
---
kind: Endpoints
apiVersion: v1
metadata: 
  name: snake-demo-svc
  namespace: base
subsets:
- addresses:
  - ip: 192.168.32.8
  ports:
   - port: 8080
     name: http
EOF

# kubectl describe svc snake-demo-svc -n base
# Endpoint与Service的metadata.name一致
# Endpoints.subsets[x].ports[x].name与Service.spec.ports[x].name一致

1.2、NodePort

暴露端口到Node节点，可以通过Node节点访问容器。

如果设置 type 的值为 "NodePort"，Kubernetes master 将从给定的配置范围内（默认：30000-32767）分配端口，每个 Node 将从该端口（每个 Node 上的同一端口）代理到 Service。该端口将通过 Service 的 spec.ports[*].nodePort 字段被指定，如果不指定的话会自动生成一个端口。

需要注意的是，Service 将能够通过 :spec.ports[].nodePort 和 spec.clusterIp:spec.ports[].port 而对外可见。

一个简单的Service定义如下：

apiVersion: v1         # API版本
kind: Service                # 声明版本为Service
metadata:                            # 元数据
  name: nginx-service  # 定义Service的名字
  labels:              # 定义Service的标签
    name: nginx-service
spec:
  type: NodePort       # 定义Service的类型
  selector:            # 定义标签选择器，会代理后端name=nginx-service的Pod
    name: nginx-service
  ports:               # 暴露的端口名
  - port: 8000

然后通过kubectl get svc可以看到刚才创建的NodePort。

 可以通过容器内访问：

也可以通过外部访问：

1.3、LoadBalance

需要云提供商支撑。

比如：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  clusterIP: 10.0.171.239
  loadBalancerIP: 78.11.24.19
  type: LoadBalancer
status:
  loadBalancer:
    ingress:
      - ip: 146.148.47.155

1.4、ExternalName

ExternalName 是 Service 的特例，它没有 selector，也没有定义任何的端口和 Endpoint。 对于运行在集群外部的服务，它通过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务。

例如：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service
  namespace: prod
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com

当查询主机 my-service.prod.svc.cluster.local （后面服务发现的时候我们会再深入讲解）时，集群的 DNS 服务将返回一个值为 my.database.example.com 的 CNAME 记录。 访问这个服务的工作方式与其它的相同，唯一不同的是重定向发生在 DNS 层，而且不会进行代理或转发。 如果后续决定要将数据库迁移到 Kubernetes 集群中，可以启动对应的 Pod，增加合适的 Selector 或 Endpoint，修改 Service 的 type，完全不需要修改调用的代码，这样就完全解耦了。

 二、Headless Service

上面的Service都是有IP的，也就是说如果在Kubernetes集群中配置了DNS，解析ServeiceName得到的是ClusterIP，那Headless Service是什么呢？顾名思义是无头服务，无头在这里就是没有IP的意思，YAML文件定义也很简单，就是ClusterIP设置为None。

官方信息为：

"None" can be specified for headless services when proxying is not required.

 我们来定义一个YAML文件:

nginx-headless-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-headless-service
  labels:
    name: nginx-headless-service
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    name: nginx-service
  ports:
  - port: 8000
    targetPort: 80

然后创建SVC：

kubectl apply -f nginx-headless-service.yaml 
service/nginx-headless-service created

查看SVC：

kubectl get svc
NAME                     TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes               ClusterIP   10.68.0.1     <none>        443/TCP          4d18h
nginx-headless-service   ClusterIP   None          <none>        8000/TCP         4s

我们可以看到nginx-headless-service中CLUSTER-IP这一列为None，那么现在我们通过ServiceName解析会得到什么？

我们用dig命令来解析一下：

[root@master service]# dig -t a nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. @10.68.0.2

; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-9.P2.el7 <<>> -t a nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. @10.68.0.2
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS
;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 15647
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. IN A

;; ANSWER SECTION:
nginx-headless-service.default.svc.cluster.local. 5 IN A 172.20.2.84

;; Query time: 1 msec
;; SERVER: 10.68.0.2#53(10.68.0.2)
;; WHEN: Mon Sep 09 12:04:55 CST 2019
;; MSG SIZE  rcvd: 141

可以看到解析得地址是Pod得地址，如果没有dig命令，可以使用以下命令安装：

yum install bind-utils -y

所以Headless Service类型得Service解析的Pod的IP地址，常用在statefulSet中。