(七)Kubernetes Service资源
Kubernetes Pod是平凡的，由Deployment等控制器管理的Pod对象都是有生命周期的，它们会被创建，也会意外挂掉。虽然它们可以由控制器自动重建或者滚动更新，但是重建或更新之后的Pod对象的IP地址等都会发生新的变化。这样就会导致一个问题，如果一组Pod（称为backend）为其它Pod（称为frontend）提供服务，那么那些frontend该如何发现，并连接到这组Pod中的哪些backend呢？ 这时候就用到了：Service
示例说明为什么要使用Service
如下图所示，当Nginx Pod作为客户端访问Tomcat Pod中的应用时，IP的变动或应用规模的缩减会导致客户端访问错误。而Pod规模的扩容又会使得客户端无法有效的使用新增的Pod对象，从而影响达成规模扩展之目的。为此，Kubernetes特地设计了Service资源来解决此类问题。
一个
Service对象就是工作节点上的一些iptables或ipvs规则，用于将到达Service对象IP地址的流量调度转发至相应的Endpoints对象指定的IP地址和端口之上。kube-proxy组件通过API Server持续监控着各Service及其关联的Pod对象，并将其创建或变动实时反映到当前工作节点上的iptables规则或ipvs规则上。
ipvs是借助于Netfilter实现的网络请求报文调度框架，支持rr、wrr、lc、wlc、sh、sed和nq等十余种调度算法，用户空间的命令行工具是ipvsadm，用于管理工作与ipvs之上的调度规则。
Service IP事实上是用于生成iptables或ipvs规则时使用的IP地址，仅用于实现Kubernetes集群网络的内部通信，并且能够将规则中定义的转发服务的请求作为目标地址予以相应，这也是将其称为虚拟IP的原因之一。
相对userspace模式来说，iptables模式无须将流量在用户空间和内核空间来回切换，因而更加高效和可靠。其缺点是iptables代理模型不会在被挑中的Pod资源无响应时自动进行重定向；而userspace模式则可以。
[root@k8s-master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.12 --replicas=3 #创建pod资源指定副本数量为3个 [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES nginx-67685f79b5-688s7 1/1 Running 0 5s 10.244.2.61 k8s-node2 <none> <none> nginx-67685f79b5-gpc2f 1/1 Running 0 5s 10.244.1.63 k8s-node1 <none> <none> nginx-67685f79b5-grlrz 1/1 Running 0 5s 10.244.2.60 k8s-node2 <none> <none> [root@k8s-master ~]# kubectl get deployment #查看deployment控制器资源 NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE nginx 3/3 3 3 35s
#下面这条命令表示为deployment控制器资源nginx创建一个service对象，并取名为nginx、端口为80、pod内暴露端口80、协议为TCP协议。 [root@k8s-master ~]# kubectl expose deployment nginx --name=nginx --port=80 --target-port=80 --protocol=TCP service/nginx exposed [root@k8s-master ~]# kubectl get service #查看创建的service资源 NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 27d nginx ClusterIP 10.104.116.156 <none> 80/TCP 9s
[root@k8s-master ~]# kubectl get endpoints NAME ENDPOINTS AGE kubernetes 192.168.1.31:6443 27d nginx 10.244.1.63:80,10.244.2.60:80,10.244.2.61:80 29s
二、资源清单定义
[root@k8s-master ~]# vim manfests/service-demo.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: service-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: service-deploy-demo template: metadata: name: svc-deploy labels: app: service-deploy-demo spec: containers: - name: svc-pod image: ikubernetes/myapp:v1 imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name: http containerPort: 80 --- #定义service apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: service-demo #service名称 spec: selector: #用于匹配后端的Pod资源对象，需和上面定义pod的标签一致 app: service-deploy-demo ports: - port: 80 #service端口号 targetPort: 80 #后端Pod端口号 protocol: TCP #使用的协议
2）创建并查看
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f manfests/service-demo.yaml #创建资源对象 deployment.apps/service-deploy created service/service-demo created [root@k8s-master ~]# kubectl get svc #查看service资源对象，"kubectl get svc"等于"kubectl get service" NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 27d nginx ClusterIP 10.104.116.156 <none> 80/TCP 80m service-demo ClusterIP 10.98.31.157 <none> 80/TCP 7s [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wide -l app=service-deploy-demo #查看pod资源对象 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES service-deploy-66548cc57f-982cd 1/1 Running 0 15s 10.244.2.63 k8s-node2 <none> <none> service-deploy-66548cc57f-blnvg 1/1 Running 0 15s 10.244.1.67 k8s-node1 <none> <none> service-deploy-66548cc57f-vcmxb 1/1 Running 0 15s 10.244.2.62 k8s-node2 <none> <none> [root@k8s-master ~]# kubectl get endpoints service-demo 查看生成的endpoints对应关系 NAME ENDPOINTS AGE service-demo 10.244.1.67:80,10.244.2.62:80,10.244.2.63:80 43s
3）节点访问测试（这里使用创建一个新的pod资源模拟客户端进行访问）
[root@k8s-master ~]# kubectl run busybox --image=busybox --rm -it -- /bin/sh #使用busybox创建一个临时pod客户端 / # wget -O - -q http://10.98.31.157/ #访问上面创建的service对象的Cluster IP Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a> / # for i in 1 2 3 4; do wget -O - -q http://10.98.31.157/hostname.html; done #循环访问测试站点下的hostname.html页面，可以看出是轮循的分配给后端的pod资源。 service-deploy-66548cc57f-982cd service-deploy-66548cc57f-blnvg service-deploy-66548cc57f-982cd service-deploy-66548cc57f-982cd #说明：myapp容器中的“/hostname.html"页面能够输出当前容器的主机名。
Service资源支持Session affinity（粘性会话或会话粘性）机制，能够将来自同一个客户端的请求始终转发至同一个后端的Pod对象。这意味着会影响调度算法的流量分发功能，进而降低其负载均衡的效果。所以，当客户端访问pod中的应用程序时，如果有基于客户端身份保存某些私有信息，并基于这些私有信息追踪用户的活动等一类的需求时，就可以启用session affinity机制。
Session affinity的效果仅在一段时间期限内生效，默认值为10800秒，超出此时长之后，客户端的再次访问会被调度算法重新调度。Service资源的Session affinity机制仅能基于客户端的IP地址识别客户端身份，把经由同一个NAT服务器进行源地址转换的所有客户端识别为同一个客户端，便导致调度效果不佳，所以，这种方法并不常用。
Service资源通过service.spec.sessionAffinity和service.spec.sessionAffinityConfig两个字段配置粘性会话。sessionAffinity字段用于定义要使用的粘性会话的类型，仅支持使用“None”和“ClientIp”两种属性值。
None：不使用
sessionAffinity，默认值。ClientIP：基于客户端
IP地址识别客户端身份，把来自同一个源IP地址的请求始终调度至同一个Pod对象。
示例
[root@k8s-master ~]# vim manfests/service-demo.yaml ...... spec: selector: app: service-deploy-demo ports: - port: 80 targetPort: 80 protocol: TCP sessionAffinity: ClientIP #指定使用ClientIP sessionAffinityConfig: clientIP: timeoutSeconds: 10 #配置session超时时间，这里为了看效果设置的比较短 [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f manfests/service-demo.yaml deployment.apps/service-deploy unchanged #同样使用pod客户端访问测试 / # for i in 1 2 3 4; do wget -O - -q http://10.98.31.157/hostname.html; done service-deploy-66548cc57f-blnvg service-deploy-66548cc57f-blnvg service-deploy-66548cc57f-blnvg service-deploy-66548cc57f-blnvg #等待10秒过后再次访问 / # for i in 1 2 3 4; do wget -O - -q http://10.98.31.157/hostname.html; done service-deploy-66548cc57f-vcmxb service-deploy-66548cc57f-vcmxb service-deploy-66548cc57f-vcmxb service-deploy-66548cc57f-vcmxb
ClusterIP：通过集群内部
IP地址暴露服务，此地址仅在集群内部可进行通行，无法被集群外部的客户端访问。NodePort：通过每个
Node上的IP和静态端口（NodePort）暴露服务，会自动为Service分配集群IP地址，并将此作为NodePort的路有目标。通过请求<NodePort>:<NodePort> --> <ClusterIP>:<ClusterPort> --> <PodIP>:<ContainerPort>访问到一个NodePort服务。LoadBalancer：构建在
NodePort之上，并创建一个外部负载均衡器，路由到ClusterIP。因此LoadBalancer一样具有NodePort和ClusterIP。EXternalName：通过返回
CNAME和它的值，可以将服务映射到externalName字段的内容。换言之，此种类型并非定义由Kubernetes集群提供的服务，而是把集群外部的某服务以DNS CNAME记录的方式映射到集群内，从而让集群内的Pod资源能够访问外部的Service的一种实现方式。这种类型的Service没有ClusterIP和NodePort，也没有标签选择器用于选择Pod资源，因此也不会有Endpoints存在。
[root@k8s-master ~]# vim manfests/redis-svc.yaml #编写yaml格式的清单文件 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: redis-deploy namespace: default spec: replicas: 2 selector: matchLabels: app: redis template: metadata: labels: app: redis spec: containers: - name: redis-pod image: redis ports: - name: redis containerPort: 6379 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: redis-svc #service对象名 spec: type: ClusterIP #这里指定使用ClusterIP，默认也是ClusterIP，这里可有可无 selector: app: redis #匹配上面定义的pod资源 ports: - port: 6379 #service端口 targetPort: 6379 #后端pod端口 protocol: TCP #协议 [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f manfests/redis-svc.yaml #创建资源对象 deployment.apps/redis-deploy created service/redis-svc created
2）查看创建的资源对象
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc #查看service资源 NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 27d nginx ClusterIP 10.104.116.156 <none> 80/TCP 17h redis-svc ClusterIP 10.102.44.127 <none> 6379/TCP 8s service-demo ClusterIP 10.98.31.157 <none> 80/TCP 16h [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app=redis -o wide #查看标签app=redis的pod资源 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES redis-deploy-6559cc4c4c-5v7kx 1/1 Running 0 33s 10.244.2.65 k8s-node2 <none> <none> redis-deploy-6559cc4c4c-npdtf 1/1 Running 0 33s 10.244.1.69 k8s-node1 <none> <none> [root@k8s-master ~]# kubectl describe svc redis-svc #查看redis-svc资源对象详细信息 Name: redis-svc Namespace: default Labels: <none> Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"redis-svc","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"port":6379,"... Selector: app=redis Type: ClusterIP IP: 10.102.44.127 Port: <unset> 6379/TCP TargetPort: 6379/TCP Endpoints: 10.244.1.69:6379,10.244.2.65:6379 #可以看出这里已经和上面的pod资源绑定 Session Affinity: None Events: <none>
3）集群内部进行测试
#(1)集群内部的节点上面测试 [root@k8s-master ~]# redis-cli -h 10.102.44.127 10.102.44.127:6379> ping PON #(2)在后端pod上面进行测试 [root@k8s-master ~]# kubectl exec redis-deploy-6559cc4c4c-5v7kx -it -- /bin/sh # redis-cli -h 10.102.44.127 10.102.44.127:6379> ping PONG
[root@k8s-master ~]# vim manfests/nginx-svc.yaml #编写yaml格式的清单文件 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deploy namespace: default spec: replicas: 2 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx-pod image: nginx:1.12 ports: - name: nginx containerPort: 6379 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-svc #service对象名 spec: type: NodePort #这里指定使用ClusterIP，默认也是ClusterIP，这里可有可无 selector: app: nginx #匹配上面定义的pod资源 ports: - port: 80 #service端口 targetPort: 80 #后端pod端口 nodePort: 30080 #节点端口 protocol: TCP #协议 [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f manfests/nginx-svc.yaml #创建资源对象 deployment.apps/nginx-deploy created service/nginx-svc created
2）查看创建的资源对象
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc #查看service资源 NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 27d nginx-svc NodePort 10.105.21.137 <none> 80:30080/TCP 4s redis-svc ClusterIP 10.102.44.127 <none> 6379/TCP 55m service-demo ClusterIP 10.98.31.157 <none> 80/TCP 16h [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app=nginx -o wide #查看标签app=nginx的pod资源 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES nginx-deploy-b6f876447-nlv6h 1/1 Running 0 33s 10.244.1.71 k8s-node1 <none> <none> nginx-deploy-b6f876447-xmn2t 1/1 Running 0 33s 10.244.2.66 k8s-node2 <none> <none> [root@k8s-master ~]# kubectl describe svc nginx-svc #查看nginx-svc资源对象详细信息 Name: nginx-svc Namespace: default Labels: <none> Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"nginx-svc","namespace":"default"},"spec":{"ports":[{"nodePort":30... Selector: app=nginx Type: NodePort IP: 10.105.21.137 Port: <unset> 80/TCP TargetPort: 80/TCP NodePort: <unset> 30080/TCP #这里可以看到多了NodePort且端口为30080 Endpoints: 10.244.1.71:80,10.244.2.66:80 Session Affinity: None External Traffic Policy: Cluster Events: <none>
3）集群外部进行测试
[root@courtoap ~]# curl 192.168.1.31:30080 #访问集群master节点的30080端口 <!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Welcome to nginx!</title> <style> body { width: 35em; margin: 0 auto; font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; } </style> [root@courtoap ~]# curl 192.168.1.32:30080 #访问集群node节点的30080端口 <!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Welcome to nginx!</title> <style> body { width: 35em; margin: 0 auto; font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; } </style>
Service对象隐藏了各Pod资源，并负责将客户端请求流量调度至该组Pod对象之上，但也可能存在客户端直接访问Service资源后端的所有Pod资源，这时就应该向客户端暴露每个Pod资源的IP地址，而不是中间层Service对象的ClusterIP，这种类型的Service资源便称为Headless Service（无头服务）。
Headless Service对象没有ClusterIP，因此便没有相关负载均衡或代理问题，其如何为此类Service配置IP地址，其取决于标签选择器的定义。
具有标签选择器：端点控制器（
Endpoints Controller）会在API中为其创建Endpoints记录，并将ClusterDNS服务中的A记录直接解析到此Service后端的各Pod对象的IP地址上。没有标签选择器：端点控制器（
Endpoints Controller）不会再API中为其创建Endpoints记录，ClusterDNS的配置分为两种情形，对ExternalName类型的服务创建CNAME记录，对其他三种类型来说，为那些与当前Service共享名称的所有Endpoints对象创建一条记录。
[root@k8s-master ~]# vim manfests/httpd-svc-headless.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: httpd-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: httpd template: metadata: labels: app: httpd spec: containers: - name: httpd-pod image: httpd ports: - name: httpd containerPort: 80 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: httpd-svc #service对象名 spec: clusterIP: None #将ClusterIP字段设置为None即表示为headless类型的service资源对象 selector: app: httpd #匹配上面定义的pod资源 ports: - port: 80 #service端口 targetPort: 80 #后端pod端口 protocol: TCP #协议 [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f manfests/httpd-svc-headless.yaml deployment.apps/httpd-deploy created service/httpd-svc created
2）查看创建的资源对象
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc #查看service资源 NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE httpd-svc ClusterIP None <none> 80/TCP 4s kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 27d nginx-svc NodePort 10.105.21.137 <none> 80:30080/TCP 112m redis-svc ClusterIP 10.102.44.127 <none> 6379/TCP 168m service-demo ClusterIP 10.98.31.157 <none> 80/TCP 18h [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -l app=httpd -o wide #查看标签app=httpd的pod资源 NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES httpd-deploy-5494485b74-4vx64 1/1 Running 0 27s 10.244.2.72 k8s-node2 <none> <none> httpd-deploy-5494485b74-j6hwm 1/1 Running 0 27s 10.244.2.71 k8s-node2 <none> <none> httpd-deploy-5494485b74-jn48q 1/1 Running 0 27s 10.244.1.74 k8s-node1 <none> <none> [root@k8s-master ~]# kubectl describe svc/httpd-svc #查看httpd-svc资源对象详细信息 Name: httpd-svc Namespace: default Labels: <none> Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"annotations":{},"name":"httpd-svc","namespace":"default"},"spec":{"clusterIP":"None","por... Selector: app=httpd Type: ClusterIP IP: None Port: <unset> 80/TCP TargetPort: 80/TCP Endpoints: 10.244.1.74:80,10.244.2.71:80,10.244.2.72:80 Session Affinity: None Events: <none>
3）测试资源发现
#(1)通过创建一个专用的测试Pod资源对象，而后通过其交互式接口进行测试 [root@k8s-master ~]# kubectl run cirror-$RANDOM --rm -it --image=cirros -- /bin/sh / # nslookup httpd-svc Server: 10.96.0.10 Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local Name: httpd-svc Address 1: 10.244.2.71 10-244-2-71.httpd-svc.default.svc.cluster.local Address 2: 10.244.1.74 10-244-1-74.httpd-svc.default.svc.cluster.local Address 3: 10.244.2.72 10-244-2-72.httpd-svc.default.svc.cluster.local #(2)直接在kubernetes集群上解析 [root@k8s-master ~]# dig -t A httpd-svc.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10 ...... ;; ANSWER SECTION: httpd-svc.default.svc.cluster.local. 26 IN A 10.244.2.72 httpd-svc.default.svc.cluster.local. 26 IN A 10.244.2.71 httpd-svc.default.svc.cluster.local. 26 IN A 10.244.1.74 ......
人生是条无名的河，是浅是深都要过；
人生是杯无色的茶，是苦是甜都要喝；
人生是首无畏的歌，是高是低都要唱。
浙公网安备 33010602011771号