【kubernetes】Service 介绍和应用

一，Service介绍

  • 四层代理是基于传输层（第四层）工作的代理，主要在传输层（如TCP、UDP协议）上转发和管理数据流

  • 七层代理是基于应用层（第七层）工作的代理，能够对应用层协议（如HTTP、SMTP）进行解析和处理。

Service是四层代理网络，基于IP和端口对数据进行转发和负载均衡

1，概述

因为Pod重启，重建时，它的IP很有可能会发生变化。因此在kubernetes中定义了service资源对象，Service 定义了一个服务访问的入口，客户端通过这个入口即可访问服务背后的应用集群实例。

Service是一个固定接入层，客户端可以通过访问service的ip和端口，访问到service关联的后端pod，这个service工作依赖于在kubernetes集群之上部署的一个附件，就是kubernetes的dns服务

（不同kubernetes版本的dns默认使用的也是不一样的，1.11之前的版本使用的是kubeDNs，较新的版本使用的是coredns），

service的名称解析是依赖于dns附件的，因此在部署完k8s之后，需要再部署dns附件，kubernetes要想给客户端提供网络功能，需要依赖第三方的网络插件（flannel，calico等）。

每个K8s节点上都有一个组件叫做kube-proxy，kube-proxy这个组件将始终监视着apiserver中有关service资源的变动信息，需要跟master之上的apiserver交互，随时连接到apiserver上获取任何一个与service资源相关的资源变动状态，这种是通过kubernetes中固有的一种请求方法watch（监视）来实现的，一旦有service资源的内容发生变动（如创建，删除），kube-proxy都会将它转化成当前节点之上的能够实现service资源调度，把我们请求调度到后端特定的pod资源之上的规则，这个规则可能是iptables，也可能是ipvs，取决于service的实现方式。

2，工作原理

k8s在创建Service时，会根据标签选择器selector(lable selector)来查找Pod，据此创建与Service同名的endpoint对象，当Pod 地址发生变化时，endpoint也会随之发生变化，service接收前端client请求的时候，就会通过endpoint，找到转发到哪个Pod进行访问的地址。(至于转发到哪个节点的Pod，由负载均衡kube-proxy决定)

3，k8s中有三类IP地址

  • 1、Node Network（节点网络）：物理节点或者虚拟节点的网络，如ens33接口上的网路地址。
  • 2、Pod network（pod 网络），创建的Pod具有的IP地址。
  • 3、Cluster Network（集群地址，也称为service network），这个地址是虚拟的地址（virtual ip），没有配置在某个接口上，只是出现在service的规则当中。

4，常用字段介绍

kubectl explain Service[svc]

# kubectl explain serviceapiVersion	<string>      #service资源使用的api组[版本]
kind	    <string>      #创建的资源类型
metadata	<Object>      #定义元数据
spec	    <Object>     

# kubectl explain service.specclusterIP	<string>      # 动态分配的地址，也可以自己在创建的时候指定，创建之后就改不了了
ports	    <[]Object>    # 定义service端口，用来和后端pod建立联系
selector	<map[string]string>   # 通过标签选择器选择关联的pod有哪些
sessionAffinityConfig	<Object>
# service在实现负载均衡的时候还支持sessionAffinity，
# sessionAffinity什么意思？会话联系，默认是none，随机调度的（基于iptables规则调度的）。如果我们定义sessionAffinity的client ip，那就表示把来自同一客户端的IP请求调度到同一个pod上。
type	    <string>       # 定义service的类型 ExternalName, ClusterIP（默认）, NodePort, LoadBalancer.

# kubectl explain service.spec.typeExternalName
ClusterIP
NodePort
LoadBalancer # 下面详细介绍

# kubectl explain service.spec.portsname	    <string>    # 定义端口的名字
nodePort	<integer>   # service在物理机映射的端口，默认在 30000-32767 之间
port	    <integer> -required-  #service的端口，这个是k8s集群内部服务可访问的端口
targetPort	<string>    # targetPort是pod上的端口，从port和nodePort上来的流量，经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上，最后进入容器。

二，Service四种类型

1，ClusterIP类型

通过集群的内部 IP 公开 Service，选择该值时 Service 只能够在集群内部访问。 这也是你没有为 Service 指定 type 时使用的默认值。
你可以使用 Ingress 或者 Gateway API 向公共互联网公开服务。
创建的pod生成的ip地址，被关联的service生成的endpoints资源管理
创建的pod生成的ip地址，被关联的service生成的endpoints资源管理。

说明：

  • k8s集群内的机器或pod，都能访问此service代理的ip或域名；机器外部是不能访问的。
  • 域名格式：[service名.命名空间名.svc.cluster.local]

2，NodePort类型

通过每个节点上的 IP 和静态端口（NodePort）公开 Service。 为了让 Service 可通过节点端口访问，Kubernetes 会为 Service 配置集群 IP 地址， 相当于你请求了 type: ClusterIP 的 Service。
service.yaml

宿主机（物理机）的ip+ 映射端口（30380） 可以直接访问到集群内部pod内容。
在这里插入图片描述
客户端请求http://192.168.40.180:30380 - > docker0虚拟网卡:172.17.0.1:30380 -> 10.244.186.236:80,10.244.140.90:80

3，ExternalName类型

将服务映射到 externalName 字段的内容（例如，映射到主机名 api.foo.bar.example）。 该映射将集群的 DNS 服务器配置为返回具有该外部主机名值的 CNAME 记录。 集群不会为之创建任何类型代理。

应用场景：**跨名称空间访问**。 例如：default名称空间下的client 服务，去访问nginx-ns名称空间下的nginx-svc服务。

在这里插入图片描述

4，LoadBalancer类型

使用云平台的负载均衡器向外部公开 Service。Kubernetes 不直接提供负载均衡组件； 你必须提供一个，或者将你的 Kubernetes 集群与某个云平台集成。

三，Service案例参考

场景：k8s集群引用外部的mysql数据库

【理解】：

Service 在创建时，通过定义“spec.selector”选择器，选择指定标签的pod，从而生成对应的Endpoints资源，来管理选择的pod的ip地址。

现在，我们生成service的时候，不定义“spec.selector”选择器，而是通过定义Endpoints的yaml资源，指定名称和Service名称相同，即可实现关联。与此同时，定义“subsets.addresses.ip和ports”为外部机器的ip和端口，即可实现k8s集群引用外部的服务（如：mysql数据库等）

【操作】

第一步：在node02上安装mysql数据库：

yum install mariadb-server.x86_64 -y
systemctl start mariadb
# 安装完后，直接输入 mysql 进入终端

第二步：在master上，创建service：

因为没定义“spec.selector”选择器，没有选择pod，所以Endpoint 值为none

#cat mysql_service.yaml apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mysql
spec:type: ClusterIPports:- port: 3306

在这里插入图片描述
通过命令，再次验证没有创建对应的Endpoints资源：

kubectl get  ep[Endpoints]

第三步：在master上，直接创建Endpoint资源：

metadata.name的名字，必须对应特定关联的Service的名称相同。

# cat endpoint.yaml apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:name: mysql    # 必须对应特定关联的Service的名称
subsets:
- addresses:- ip: 192.168.40.182   # 注册的ip地址ports:- port: 3306    # 注册的端口

在这里插入图片描述
此时，集群可以直接访问外部node02的集群外部服务。

四，CoreDNS

DNS全称是Domain Name System：域名系统，是整个互联网的电话簿。
其实就是一个 DNS 服务，“ 可被人理解的域名 ”翻译成“ 可被机器理解IP地址 ”。

在k8s中创建service之后，service默认的FQDN是：
<service name>.<name space>.svc.cluster.local。

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