当前位置:   article > 正文

【K8s】Service详解_k8s service ip会变吗

k8s service ip会变吗

接下来是K8s的流量负载组件–Service和Ingress

一、Service介绍

1、认识Service

程序在容器中、容器在Pod中,可以通过pod的ip来访问应用程序,但是podIP会随着创建销毁而改变。由此,Service出现:

Service会对提供同一个服务的多个pod进行聚合,并且提供一个统一的入口地址。通过访问Service的入口地址就能访问到后面的pod服务。

在整个Service的生命周期中,ServiceIP是不会变化的。
在这里插入图片描述
Service是一个概念,真正起作用的是kube-proxy服务进程:

每个Node节点上都运行着一个kube-proxy服务进程。当创建Service的时候会通过api-server向etcd写入创建的service的信息,而kube-proxy会基于监听的机制发现这种Service的变动,然后它会将最新的Service信息转换成对应的访问规则

在这里插入图片描述

[root@node1 ~] ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 10.97.97.97:80 是service提供的访问入口
  • 当访问这个入口的时候,可以发现后面有三个pod的服务在等待调用
  • kube-proxy会基于rr(轮询)的策略,将请求分发到其中一个pod上去
  • 这个规则信息会同时在集群内的所有节点上都生成,所以在任何一个节点上,都可以访问

2、kube-proxy的三种工作模式

userspace 模式

userspace模式下,kube-proxy会为每一个Service创建一个监听端口,发向Cluster IP的请求被Iptables规则重定向到kube-proxy监听的端口上,kube-proxy根据LB算法选择一个提供服务的Pod并和其建立链接,以将请求转发到Pod上。 该模式下,kube-proxy充当了一个四层负责均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中,在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝,虽然比较稳定,但是效率比较低。

在这里插入图片描述

iptables 模式

iptables模式下,kube-proxy为service后端的每个Pod创建对应的iptables规则,直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个Pod IP。 该模式下kube-proxy不承担四层负责均衡器的角色,只负责创建iptables规则。该模式的优点是较userspace模式效率更高,但不能提供灵活的LB策略,当后端Pod不可用时也无法进行重试(转发到了podA,podA不可用也不会去试其他pod)。

在这里插入图片描述

ipvs 模式

ipvs模式和iptables类似,kube-proxy监控Pod的变化并创建相应的ipvs规则。ipvs相对iptables转发效率更高。除此以外,ipvs支持更多的LB算法。

在这里插入图片描述
此模式必须安装ipvs内核模块(在第二章搭建集群时已完成),否则会降级为iptables

# 开启ipvs
[root@k8s-master01 ~] kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
# 修改mode: "ipvs"
  • 1
  • 2
  • 3

按标签删除kube-proxy的pod:

# 按标签删除kube-proxy的pod,使刚改的配置生效
[root@k8s-master01 ~] kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
  • 1
  • 2
[root@node1 ~] ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

3、Service的类型

Service的资源清单文件:

kind: Service  # 资源类型
apiVersion: v1  # 资源版本
metadata: # 元数据
  name: service # 资源名称
  namespace: dev # 命名空间
spec: # 描述
  selector: # 标签选择器,用于确定当前service代理哪些pod
    app: nginx
  type: # Service类型,指定service的访问方式
  clusterIP:  # 虚拟服务的ip地址
  sessionAffinity: # session亲和性,即将客户端的同一个IP的访问转发到同一个podshang .支持ClientIP、None两个选项
  ports: # 端口信息
    - protocol: TCP 
      port: 3017  # service端口
      targetPort: 5003 # pod端口
      nodePort: 31122 # 主机端口
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16

关于type字段,service有四种类型:

  • ClusterIP:默认值,它是Kubernetes系统自动分配的虚拟IP,只能在集群内部访问(除了集群里的主从节点机器,其他机器即使网络和集群机器相通也不能访问)
  • NodePort:将Service通过集群某节点Node上指定的端口暴露给外部,如此,集群外部的机器就可以访问服务
  • LoadBalancer:使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发,注意此模式需要外部云环境支持
  • ExternalName: 把集群外部的服务引入集群内部,直接使用

二、Service的使用

1、实验数据准备

准备实验数据,结构如下,通过改变Service的类型查看效果:
在这里插入图片描述

利用Deployment创建出3个pod,pod设置app=nginx-pod的标签:

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f deployment.yaml
deployment.apps/pc-deployment created

  • 1
  • 2
  • 3

查看pod详情,加 -o wide和 --show-labels

[root@k8s-master01 ~] kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME                             READY   STATUS     IP            NODE     LABELS
pc-deployment-66cb59b984-8p84h   1/1     Running    10.244.1.39   node1    app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-vx8vx   1/1     Running    10.244.2.33   node2    app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-wnncx   1/1     Running    10.244.1.40   node1    app=nginx-pod
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

此时,通过podIP和容器暴露的端口就可以访问:

curl 10.244.1.39: 80
# 但现在都返回nginx的主页
  • 1
  • 2

为了方便直观看到请求被转发到哪个pod,修改三个pod的nginx的index.html页面:

[root@k8s-master01 ~] kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh
: echo "10.244.1.39" > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改完毕之后,访问测试
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.1.39:80
10.244.1.39
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.2.33:80
10.244.2.33
[root@k8s-master01 ~] curl 10.244.1.40:80
10.244.1.40
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10

2、Service类型为ClusterIP

创建service-clusterip.yaml文件:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址,如果不写,默认会生成一个
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80  # Service端口,自己指定       
    targetPort: 80 # pod端口,注意和上面要选择的pod保持一致
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13

创建和查看service:

# 创建service
[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f service-clusterip.yaml
service/service-clusterip created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~] kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97   <none>        80/TCP    13s   app=nginx-po
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

查看service的详细信息,在这里有一个Endpoints列表,里面就是当前service可以负载到的服务入口:

[root@k8s-master01 ~] kubectl describe svc service-clusterip -n dev
Name:              service-clusterip
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                10.97.97.97
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
# 查看ipvs的映射规则
[root@k8s-master01 ~] ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 访问10.97.97.97:80观察效果
[root@k8s-master01 ~] curl 10.97.97.97:80
10.244.2.33
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10

补充:Endpoints

  • Endpoint是kubernetes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
  • 它是根据service配置文件中selector描述产生的

一个Service由一组Pod组成,这些Pod通过Endpoints暴露出来,Endpoints是实现实际服务的端点集合。换句话说,service和pod之间的联系是通过endpoints实现的
在这里插入图片描述

补充:负载分发策略

对Service的访问最后是转发到后面的pod,目前k8s有两种负载分发策略:

  • 不定义默认使用kube-proxy的策略,比如随机、轮询

  • 基于客户端地址的会话保持模式,即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个Pod上。此模式可以使在spec中添加sessionAffinity:ClientIP配置

# 查看ipvs的映射规则【rr 轮询】
[root@k8s-master01 ~] ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 循环访问测试
[root@k8s-master01 ~] while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;
10.244.1.40
10.244.1.39
10.244.2.33
10.244.1.40
10.244.1.39
10.244.2.33

# 可以看到访问被轮询到了每个pod上
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17

修改分发策略----service的yaml文件中加一行sessionAffinity:ClientIP

# 查看ipvs规则【persistent 代表持久】10800是有效时间
[root@k8s-master01 ~] ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr persistent 10800
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 循环访问测试
[root@k8s-master01 ~] while true;do curl 10.97.97.97; sleep 5; done;
10.244.2.33
10.244.2.33
10.244.2.33

# 同一个客户端发起的请求,第一次被转发到了10.244.2.33
# 那以后有效时间内,该客户端的请求都是转发到10.244.2.33
  
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16

删除service

[root@k8s-master01 ~] kubectl delete -f service-clusterip.yaml
service "service-clusterip" deleted
  • 1
  • 2

3、Service类型为HeadLiness

有些开发场景,k8s提供的负载均衡策略不能满足需求,即既不想轮询,也不想随机,而希望自己来控制负载均衡策略。此时就需要HeadLiness(无头类型服务)

HeadLiness类Service不会分配Cluster IP,如果想要访问service,只能通过service的域名进行查询。

创建service-headliness.yaml,将clusterIP设置为None,即可创建headliness Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 将clusterIP设置为None,即可创建headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80    
    targetPort: 80
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
# 创建service
[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f service-headliness.yaml
service/service-headliness created

# 获取service, 发现CLUSTER-IP未分配
[root@k8s-master01 ~] kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-headliness   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    11s   app=nginx-pod

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

查看service详情,可以看到虽然Cluster-IP为none,但endpoints信息一切照旧正常:

# 查看service详情
[root@k8s-master01 ~] kubectl describe svc service-headliness  -n dev
Name:              service-headliness
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14

随便进入其中一个pod,cat /etc/resolv.conf查看域名解析情况:

# 查看域名的解析情况
[root@k8s-master01 ~] kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh
/ # cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local

# dig@IP serviceName.namespace.svc.cluster.local
# .svc.cluster.local这一串默认,创建集群的时候也可自己配置
[root@k8s-master01 ~] dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.40
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.39
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.33
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12

3、Service类型为NodePort

ClusterIP类型的Service,只能给集群内的机器访问,想将Service暴露给外部机器使用,就得使用NodePort类型的Service。

NodePort的工作原理其实就是将service的端口映射到Node的一个端口上,然后就可以通过NodeIp:NodePort来访问service了。

在这里插入图片描述
创建service-nodeport.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # service类型
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是:30000-32767), 如果不指定,会默认分配
    targetPort: 80
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
# 创建service
[root@k8s-master01 ~] kubectl create -f service-nodeport.yaml
service/service-nodeport created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~] kubectl get svc -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)       SELECTOR
service-nodeport   NodePort   10.105.64.191   <none>        80:30002/TCP  app=nginx-pod

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

接下来可以通过电脑主机的浏览器(集群外部节点)去访问集群中任意一个nodeip的30002端口,即可转发到10.105.64.191:80,再访问到pod

4、Service的类型是LoadBalancer

LoadBalancer类型和NodePort类型都是向外部暴露一个端口,区别在于LoadBalancer会在集群的外部再来做一个负载均衡设备,而这个设备需要外部环境支持的,外部服务发送到这个设备上的请求,会被设备负载之后转发到集群中。

在这里插入图片描述

5、Service的类型是ExternalName

用于引入集群外部的服务,它通过externalName属性指定外部一个服务的地址,然后在集群内部访问此service就可以访问到外部的服务了

在这里插入图片描述

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName # service类型
  externalName: www.baidu.com  #改成ip地址也可以
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
# 创建service
[root@k8s-master01 ~] kubectl  create -f service-externalname.yaml
service/service-externalname created

# 域名解析
[root@k8s-master01 ~] dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local
service-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME www.baidu.com.
www.baidu.com.          30      IN      CNAME   www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.       30      IN      A       39.156.66.18
www.a.shifen.com.       30      IN      A       39.156.66.14
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
声明:本文内容由网友自发贡献,不代表【wpsshop博客】立场,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容,请联系我们。转载请注明出处:https://www.wpsshop.cn/w/盐析白兔/article/detail/189833
推荐阅读
相关标签
  

闽ICP备14008679号