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在Kubernetes平台上，Pod是有生命周期，为了可以给客户端一个固定的访问端点，因此需要在客户端和Pod之间添加一个中间层，这个中间层称之为Service

Service是什么？

在Kubernetes中，每个节点都安装了kube-proxy，kube-proxy通过kubernetes中固有的watch请求方法持续监听apiserver。一旦有service资源发生变动(增删改查)kube-proxy可以及时转化为能够调度到后端Pod节点上的规则，这个规则可以是iptables也可以是ipvs，取决于service实现方式

Kubernetes 三大IP

• Node Network 节点网络 节点网络地址是配置在节点网络之上
• Pod Network Pod网络 Pod网络地址是配置在Pod网络之上节点网络和Pod网络都是配置在某个设备之上，可以是硬件也可以是虚拟网络
• Cluster Network(svc network) virtual IP svc ip没有配置在某个网络接口上，它只是存在service的规则当中

Service 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，找到转发到那个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期初就决定好的)

#查看endpoint可以通过下面的命令 [root@k8s-01~]#kubectlgetep NAMEENDPOINTSAGE fuseim.pri-ifs<none>31d kubernetes192.168.0.10:6443,192.168.0.11:6443,192.168.0.12:644333d myapp172.30.168.6:80,172.30.192.7:80,172.30.216.7:807m56s myapp-svc172.30.168.4:80,172.30.192.5:80,172.30.216.6:8018m

1.endpoint是k8s集群中的一个资源对象，存储在etcd中，用来记录一个service对应的所有pod的访问地址2.只有当service配置selector(选择器)，endpoint controller才会自动创建对应的endpoint对象，否则，不会生成endpoint对象3.在k8s集群中创建webapp的service，就会生成一个同名的endpoint对象，endpoint就是service关联的Pod的ip地址和端口

Service 工作模式

userpace在这种模式下，kube-proxy监视Kubernetes主服务器以添加和删除Service和Endpoint对象。对于每个服务，它都会在本地节点上打开一个端口(随机选择)。与此代理端口的任何连接都代理到服务的后端Pod。sessionAffinity在决定使用哪个后端Pod时，kube-proxy会考虑服务的设置。最后，用户控件代理安装iptables规则，以获取服务clusterIP和流量port。规则将流量重定向到代理后端Pod的端口。

简单点来说Service的请求先从用户空间进入内核iptables转发到这个端口，然后再回到用户空间，由kube-proxy完成后端endpoint的选择和代理，这样流量会有从用户空间进入内核的过程，效率低，有明显的性能瓶颈

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iptables

目前默认的方案，完全以内核iptables的nat方式实现service负载均衡。该方式在大规模情况下存在一些性能问题；首先，iptables没有增量更新的功能，更新一条规则需要整体flush，更新时间长，这段时间之内流量会有不同程度的影响；此外，iptables规则串行匹配，没有预料到Kubernetes这种在一个机器上会有很多规则的情况，流量需要经过所有规则的匹配后在进行转发，对时间和内存都是极大的小号，尤其在大规模情况下对性能的影响十分明显

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ipvs

与iptables、userspace 模式一样，kube-proxy 依然监听Service以及Endpoints对象的变化, 不过它并不创建反向代理, 也不创建大量的 iptables 规则, 而是通过netlink 创建ipvs规则，并使用k8s Service与Endpoints信息，对所在节点的ipvs规则进行定期同步; netlink 与 iptables 底层都是基于 netfilter 钩子，但是 netlink 由于采用了 hash table 而且直接工作在内核态，在性能上比 iptables 更优

同时，ipvs负载均衡除了简单rr规则还有很多选择，适合在大型集群中使用，而缺点是带来了额外的配置维护操作

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简单说一下kube-proxy和service之间的关系

访问Service的请求，不论是Cluster IP还是TargerPort方式；还是NodePort方式，都被Node节点的Iptables规则重定向到kube-proxy监听Service服务代理端口。kube-proxy接受Service的访问请求后，根据负载策略转发到后端的Pod

->kube-proxy其实就是管理service的访问入口，包括集群内Pod到Service的访问和集群外访问service。 ->kube-proxy管理sevice的Endpoints，该service对外暴露一个VirtualIP，也成为ClusterIP,集群内通过访问这个ClusterIP:Port就能访问到集群内对应的serivce下的Pod。 ->service是通过Selector选择的一组Pods的服务抽象，其实就是一个微服务，提供了服务的LB和反向代理的能力，而kube-proxy的主要作用就是负责service的实现。 ->service另外一个重要作用是，一个服务后端的Pods可能会随着生存灭亡而发生IP的改变，service的出现，给服务提供了一个固定的IP，而无视后端Endpoint的变化。

kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡，它运行在每个Node计算节点上，负责Pod网络代理, 它会定时从etcd服务获取到service信息来做相应的策略，维护网络规则和四层负载均衡工作。在K8s集群中微服务的负载均衡是由Kube-proxy实现的，它是K8s集群内部的负载均衡器，也是一个分布式代理服务器，在K8s的每个节点上都有一个，这一设计体现了它的伸缩性优势，需要访问服务的节点越多，提供负载均衡能力的Kube-proxy就越多，高可用节点也随之增多。

Service 服务发现

https://i4t.com/4478.html

Service 集群服务暴露

服务发现解决了集群内部访问Pod问题，但很多时候，Pod提供的服务也要对集群外部来暴露访问。

ExternalName

简单的来说ExternalName代理外部的请求，让Pod访问svc实际上访问的就是集群外部的服务，让Pod访问集群外部的服务像集群内部服务一样方便

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

这里externalName实际上就是cname的域名，前提需要节点可以访问到，或者映射到公网上

集群内部可以通过my-service.default.svc.cluster.local访问，请求会被cname映射到my.database.example.com

ClusterIP

clusterIP又可以分为普通Service和Headless Service两类

• 普通Service 通过Kubernetes的Service分配一个集群内部可访问的固定虚拟IP(Cluster IP)，也可以自己指定clusterIP，从而实现集群内部的访问
• Headless Service 无头服务 该服务不会分配ClusterIP，也不会通过kube-proxy做反向代理和负载均衡。而是通过DNS提供稳定的网络ID来访问，DNS会将headless service的后端直接解析为PodIP列表，主要提供StatefulSet使用

普通Cluster IP演示

这里我们创建一个svc和deployment，具体参数不在解释，如有不懂可以参考 Kubernetes Service

apiVersion:apps/v1beta2 kind:Deployment metadata: name:myapp-svc spec: replicas:3 selector: matchLabels: app:myapp-svc template: metadata: labels: app:myapp-svc spec: containers: -name:myapp-svc image:ikubernetes/myapp:v1 imagePullPolicy:IfNotPresent ports: -containerPort:80 --- apiVersion:v1 kind:Service metadata: name:myapp-svc namespace:default spec: selector: app:myapp-svc type:ClusterIP ports: -port:80 targetPort:80

创建完毕后,service会随机代理pod。 普通service也是比较常见的svc

[root@k8s-01~]#kubectlgetpod,svc NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE pod/myapp-svc-5f8fc8545f-6svln1/1Running079s pod/myapp-svc-5f8fc8545f-kwc7x1/1Running079s pod/myapp-svc-5f8fc8545f-rp8vg1/1Running079s NAMETYPECLUSTER-IPEXTERNAL-IPPORT(S)AGE service/kubernetesClusterIP10.254.0.1<none>443/TCP33d service/myapp-svcClusterIP10.254.223.73<none>80/TCP81s [root@k8s-01~]# [root@k8s-01~]#curl10.254.223.73/hostname.html myapp-svc-5f8fc8545f-kwc7x

Headkess Service演示

如果我们上面创建了clusterIP模式，需要修改svc模式，需要将之前svc删除从新创建，如果使用apply是无法刷新svc配置的

[root@k8s-01~]#catk8s-svc.yaml apiVersion:apps/v1beta2 kind:Deployment metadata: name:myapp-svc spec: replicas:3 selector: matchLabels: app:myapp-svc template: metadata: labels: app:myapp-svc spec: containers: -name:myapp-svc image:ikubernetes/myapp:v1 imagePullPolicy:IfNotPresent ports: -containerPort:80 --- apiVersion:v1 kind:Service metadata: name:myapp-svc namespace:default spec: clusterIP:"None" selector: app:myapp-svc ports: -port:80 targetPort:80

在无头模式中，clusterip为none，因为不需要clusterip所以这里是没有cluster ip

[root@k8s-01~]#kubectlgetsvc NAMETYPECLUSTER-IPEXTERNAL-IPPORT(S)AGE kubernetesClusterIP10.254.0.1<none>443/TCP33d myapp-svcClusterIPNone<none>80/TCP4m33s

这里通过dig命令进行查看

参数需要说明，myapp-svc为svc的名称，default为命名空间， 后面@10.254.0.2我这里使用的是coredns，同样也是coredns svc ip

##查看svc及Pod名称，一会需要对比 [root@k8s-01~]#kubectlgetpod,svc-owide NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODENOMINATEDNODEREADINESSGATES pod/myapp-svc-5f8fc8545f-26c8x1/1Running07m22s172.30.168.4k8s-03<none><none> pod/myapp-svc-5f8fc8545f-hd7pp1/1Running07m22s172.30.216.6k8s-01<none><none> pod/myapp-svc-5f8fc8545f-kd6xl1/1Running07m22s172.30.192.5k8s-02<none><none> NAMETYPECLUSTER-IPEXTERNAL-IPPORT(S)AGESELECTOR service/kubernetesClusterIP10.254.0.1<none>443/TCP33d<none> service/myapp-svcClusterIPNone<none>80/TCP7m22sapp=myapp-svc ##查看dnssvcip [root@k8s-01~]#kubectlgetsvc-nkube-system|grepdns kube-dnsClusterIP10.254.0.2<none>53/UDP,53/TCP,9153/TCP33d ##查看dns解析是否为3个pod，以及对应的IP [root@k8s-01~]#dig-tAmyapp-svc.default.svc.cluster.local.@10.254.0.2 ... ;;ANSWERSECTION: myapp-svc.default.svc.cluster.local.5INA172.30.168.4 myapp-svc.default.svc.cluster.local.5INA172.30.216.6 myapp-svc.default.svc.cluster.local.5INA172.30.192.5 ...

如果我们使用普通service，这里dig只会出现一个pod名称

NodePort

除了cluster ip之外，还可以通过service的port映射到集群内每个节点的相同端口，实现通过nodeIP:nodePort 从集群外访问服务

在NodePort中，client请求先到达NodeIP NodePort-->ClusterIP:ServicePort-->PodIP:ContainerPort

这里我们继续创建webapp

apiVersion:extensions/v1beta1 kind:DaemonSet metadata: name:myapp labels: addonmanager.kubernetes.io/mode:Reconcile spec: template: metadata: labels: app:myapp spec: containers: -name:my-nginx image:ikubernetes/myapp:v1 ports: -containerPort:80 --- apiVersion:v1 kind:Service metadata: name:myapp namespace:default spec: selector: app:myapp type:NodePort ports: -port:80 targetPort:80 nodePort:30080

我们映射nodeport端口30080，type类型为Nodeport，也是我们之前常用的

[root@k8s-01~]#kubectlgetsvc NAMETYPECLUSTER-IPEXTERNAL-IPPORT(S)AGE kubernetesClusterIP10.254.0.1<none>443/TCP33d myappNodePort10.254.233.67<none>80:30080/TCP33s

接下来我们就可以在任意节点访问Pod

[root@k8s-01~]#whiletrue;docurlhttp://192.168.0.10:30080/hostname.html;sleep1;done myapp-xr9m2 myapp-gbcvh myapp-6gwh9 myapp-xr9m2 myapp-gbcvh

LoadBalancer

和nodeport类似，不过除了使用一个Clusterip和nodeport之外，还会向所使用的公有云申请一个负载均衡器，实现从集群外通过LB访问服务

更多参数可以参考官方文档https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/#externalname

Service Session会话保持

session affinity会话保持，又称为会话亲和性，常用于Web Service的微服务部署中。就和我们nginx中的会话保持一样

可以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，这意味着它会影响调度算法的流量分发功用，进而降低其负载均衡的效果。因此，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，那么应该启用session affinity机制。

　　Service affinity的效果仅仅在一段时间内生效，默认值为10800秒，超出时长，客户端再次访问会重新调度。该机制仅能基于客户端IP地址识别客户端身份，它会将经由同一个NAT服务器进行原地址转换的所有客户端识别为同一个客户端，由此可知，其调度的效果并不理想。Service 资源 通过. spec. sessionAffinity 和. spec. sessionAffinityConfig 两个字段配置粘性会话。 spec. sessionAffinity 字段用于定义要使用的粘性会话的类型，它仅支持使用“ None” 和“ ClientIP” 两种属性值。如下：

[root@k8s-01~]#kubectlexplainsvc.spec.sessionAffinity KIND:Service VERSION:v1 FIELD:sessionAffinity<string> DESCRIPTION: Supports"ClientIP"and"None".Usedtomaintainsessionaffinity.Enable clientIPbasedsessionaffinity.MustbeClientIPorNone.Defaultsto None.Moreinfo: https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/#virtual-ips-and-service-proxies [root@k8s-01~]#

sessionAffinity支持ClientIP和None 两种方式，默认是None（随机调度） ClientIP是来自于同一个客户端的请求调度到同一个pod中

[root@k8s-01~]#catwebapp.yml apiVersion:extensions/v1beta1 kind:DaemonSet metadata: name:myapp labels: addonmanager.kubernetes.io/mode:Reconcile spec: template: metadata: labels: app:myapp spec: containers: -name:my-nginx image:ikubernetes/myapp:v1 ports: -containerPort:80 --- apiVersion:v1 kind:Service metadata: name:myapp namespace:default spec: selector: app:myapp type:NodePort sessionAffinity:ClientIP##参数位置 ports: -port:80 targetPort:80 nodePort:30080

此时我们通过curl请求svc时，只会返回一个节点的pod

[root@k8s-01~]#whiletrue;docurlhttp://192.168.0.10:30080/hostname.html;sleep1;done myapp-cg4lq myapp-cg4lq myapp-cg4lq myapp-cg4lq myapp-cg4lq

也可以使用打补丁的方式进行修改yaml内的内容，如下：

kubectlpatchsvcmyapp-p'{"spec":{"sessionAffinity":"ClusterIP"}}'#session保持，同一ip访问同一个pod kubectlpatchsvcmyapp-p'{"spec":{"sessionAffinity":"None"}}'#取消session

如果我们取消session配置，那么请求svc时会随机调度给pod相当于sessionAffinity=None

[root@k8s-01~]#whiletrue;docurlhttp://192.168.0.10:30080/hostname.html;sleep1;done myapp-pplfn myapp-wkfqz myapp-cg4lq myapp-pplfn myapp-wkfqz

说明一点Service属于四层调度，无论是iptables还是ipvs都是无法实现https请求或者7层的操作

原文:https://i4t.com/4567.html