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kubernetes-Service服务发现_headless svc

作者：笔触狂放9 | 2024-06-07 10:30:04

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headless svc

目录

一、Service基本概念

1、Pod的特征

  1. Pod等资源的概念

2.解决pod进行如此多变化时的解决方案

2、Service

1. Kubernetes Service 定义了这样一种抽象：

2. Service的实现类型

3、Service模型

4、Endpoint Controller

5、Kube-proxy  iptables

6、Kube-proxy IPVS

二、服务发现

1、创建后端Deployment

2、创建Service

3、整理文件并创建

4、查看Service

1. 查看service简明信息，可以获取service提供服务的ip地址和端口

2.测试service是否正常提供服务

3. 使用describe命令可以查看service详细信息

5、创建可供外部访问的Service

三、集群中的DNS

1、CoreDNS

2、查看服务的完整域名

3、DNS记录

四、Headless Service（无头服务）

1、Headless Service

2、创建Headless Service

3、使用Headless Service

1.查看Headless Service的信息，可以看到没有IP地址

2.使用的时候利用DNS功能，通过访问“Headless-svc”或“headless-svc.default”来访问服务

一、Service基本概念

1、Pod的特征

  1. Pod等资源的概念

①.Pod有自己独立的IP

②.Pod可以被创建，销毁

③.当扩容时，pod的数量会发生变更（可以扩、缩容）

④.当pod故障时，replicaset会创建新的pod

20aa679d2757476284d9a7a23858c370.png

2.解决pod进行如此多变化时的解决方案

e45011bfd96340aaba7aa147212b004c.png

一组pod对应一个服务，通过服务访问后端

2、Service

1. Kubernetes Service 定义了这样一种抽象：

        逻辑上的一组Pod，一种可以访问它们的策略 — — 通常称为微服务。

        这一组Pod能够被Service访问到，通常是通过Label Selector 实现的

2. Service的实现类型

ClusterIP提供一个集群内部的虚拟IP地址以供Pod访问（默认模式），只能供内部使用
NodePort在Node上打开一个端口以供外部访问
LoadBalancer通过外部的负载均衡器来访问
官网（如何发布服务）： 服务（Service） | Kubernetes

3、Service模型

edf81bcf0d0b4c09bbac44dd6085342d.png

每个节点都有一个Kube-Proxy服务，负责iptables（路由）；

Endpoint Controller负责映射关系，通过其知道内部IP地址，内部IP映射到服务

最终通过Kube-proxy组件进行工作

4、Endpoint Controller

1.负责生成和维护所有endpoint对象的控制器
2.负责监听service和对应pod的变化
3.监听到service被删除，则删除和该service同名的endpoint对象

4.监听到新的service被创建，

    则根据新建service信息获取相关pod列表，然后创建对应endpoint对象

5.监听到service被更新，

   则根据更新后的service信息获取相关pod列表，然后更新对应endpoint对象

6.监听到pod事件，则更新对应的service的endpoint对象，将pod IP 记录到endpoint中

    endpoint其实就是个列表

5、Kube-proxy  iptables

f964fec1c22f4bab965367f764aee56b.png

集群内部的Client可以访问服务IP，通过服务IP可以找到集群内部的Pod

6、Kube-proxy IPVS

        从k8s的1.8版本开始，kube-proxy引入了IPVS模式，IPVS模式与iptables实现方式类似，但是采用的hash表，因此当service数量达到一定规模时，hash查表的速度优势就会显现出来，从而提高service的服务性能

Service基数15,00020,000
Rules基数840,000160,000
增加1条iptables规则50us11min5hour
增加1条ipvs规则30us50us70us

二、服务发现

1、创建后端Deployment

1. 创建一个deployment，特别注意其中的几个选项要和service匹配

        - Template 选项必须配置labels，示例中配置参数为“app:httpd”，该配置和service匹配

        - Pod的属性中Ports选项指定pod对外提供服务的容器端口，图例中为"containerPort:80"，该端口需要和service匹配

  1. apiVersion: apps/v1    #版本
  2. kind: Deployment    
  3. metadata:              #元数据
  4.   name: httpd
  5. spec:                  #描述
  6.   replicas: 3          #三副本
  7.   selector:            #选择器
  8.     matchLabels:       #匹配标签
  9.       app: httpd
  10.   template:            #模板
  11.     metadata:          #模板元数据
  12.       labels:          #模板标签
  13.         app: httpd
  14.     spec:              #针对template的描述
  15.       containers:      #容器
  16.       - name: httpd
  17.         image: httpd
  18.         ports:
  19.         - containerPort: 80

参考文档： Deployments | Kubernetes

2、创建Service

1. 创建一个httpd-service.yaml，在编写时需要注意以下几点：

        - spec参数中添加selector字段，指定一组label的键值对，该值在示例中为"app:httpd"，和上一步创建的deployment匹配

        - Port参数中，需要指定两个端口

                - Ports为该service的端口，客户端访问该服务时使用

                - targetPort 为后端pod的端口，需要与之前创建的pod提供服务端口一致

  1. apiVersion: v1                                                                                     
  2. kind: Service    #类型为service
  3. metadata:
  4.   name: httpd-svc
  5. spec:
  6.   selector:
  7.     app: httpd   #要和上一个文件标签要对上
  8.   ports:
  9.     - protocol: TCP 
  10.       port: 8080        #对应service端口
  11.       targetPort: 80    #对应pod端口

参考文档： 服务（Service） | Kubernetes

3、整理文件并创建

  1. $ kubectl apply -f- <<EOF
  2. apiVersion: apps/v1
  3. kind: Deployment
  4. metadata:
  5.   name: httpd
  6. spec:
  7.   replicas: 3
  8.   selector:
  9.     matchLabels:
  10.       app: httpd
  11.   template:
  12.     metadata:
  13.       labels:
  14.         app: httpd
  15.     spec:
  16.       containers:
  17.       - name: httpd
  18.         image: httpd
  19.         ports:
  20.         - containerPort: 80
  21. ---
  22. apiVersion: v1
  23. kind: Service
  24. metadata:
  25.   name: httpd-svc
  26. spec:
  27.   selector:
  28.     app: httpd
  29.   ports:
  30.   - protocol: TCP
  31.     port: 8080
  32.     targetPort: 80
  33. EOF

4、查看Service

1. 查看service简明信息，可以获取service提供服务的ip地址和端口

  1. $ kubectl get deployments.apps httpd 
  2. NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
  3. httpd   3/3     3            3           76s
  4.  
  5. $ kubectl get service httpd-svc  #查看service，集群类型默认就是Cluster-IP
  6. NAME        TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
  7. httpd-svc   ClusterIP   10.100.160.205   <none>        8080/TCP   107s
  8.  
  9. $ kubectl get endpoints httpd-svc #查看后端对应IP
  10. NAME        ENDPOINTS                                             AGE
  11. httpd-svc   172.16.126.7:80,172.16.194.102:80,172.16.194.103:80   16m
  12.  
  13. $ kubectl get pod -owide #列出pod所在节点，纯文本格式输出，包含所有附加信息
  14. NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS        AGE    IP               NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
  15.  k8s-worker2   <none>           <none>
  16. httpd-7cd5646885-9rkwj                    1/1     Running   0               32m    172.16.126.7     k8s-worker2   <none>           <none>
  17. httpd-7cd5646885-jzd5z                    1/1     Running   0               32m    172.16.194.102   k8s-worker1   <none>           <none>
  18. httpd-7cd5646885-n6t7s                    1/1     Running   0               32m    172.16.194.103   k8s-worker1   <none>           <none>

2.测试service是否正常提供服务

  1. $ curl 10.100.160.205:8080
  2. <html><body><h1>It works!</h1></body></html>

3. 使用describe命令可以查看service详细信息

如：endpoints信息，显示service关联pod的地址和服务端口

  1. $ kubectl describe service httpd-svc 
  2. Name:              httpd-svc
  3. Namespace:         default
  4. Labels:            <none>
  5. Annotations:       <none>
  6. Selector:          app=httpd
  7. Type:              ClusterIP
  8. IP Family Policy:  SingleStack
  9. IP Families:       IPv4
  10. IP:                10.100.160.205
  11. IPs:               10.100.160.205
  12. Port:              <unset>  8080/TCP
  13. TargetPort:        80/TCP
  14. Endpoints:         172.16.126.7:80,172.16.194.102:80,172.16.194.103:80
  15. Session Affinity:  None
  16. Events:            <none>

5、创建可供外部访问的Service

1.如果需要service可供外部进行访问，可以使用Nodeport的方式

2.编辑Yaml文件时，添加type（类型）参数

3.可以在使用nodeport字段指定对外服务端口，如果不进行指定，系统会自动分配空闲端口

4.访问时通过访问 “节点IP地址:端口” 进行服务使用

  1. $ vim http_service.yml
  2. apiVersion: v1                                                                                     
  3. kind: Service
  4. metadata:
  5.   name: httpd-svc
  6. spec:
  7.   type: NodePort
  8.   selector:
  9.     app: httpd
  10.   ports:
  11.     - protocol: TCP 
  12.       port: 8080
  13.       targetPort: 80
  14.       nodePort: 30144 #指明对外节点端口，不指明时随机

5.测试

  1. $ kubectl get service httpd-svc #查看类型已经变为NodePort，端口号也改变
  2. NAME        TYPE       CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
  3. httpd-svc   NodePort   10.100.160.205   <none>        8080:30144/TCP   18h
  4.  
  5. kiosk@k8s-master:~$ curl k8s-worker1:30144
  6. <html><body><h1>It works!</h1></body></html>
  7.  
  8. kiosk@k8s-master:~$ curl k8s-worker2:30144
  9. <html><body><h1>It works!</h1></body></html>

参考文档： 服务（Service） | Kubernetes

三、集群中的DNS

1、CoreDNS

1.CoreDNS是一个轻量级的DNS服务器，通过插件的形式在Kubernetes集群内实现，提供服务发现功能，使得用户除了可以用IP访问服务外，也可用域名来访问服务

2.从1.13版本的Kubernetes开始CoreDNS取代了原有的kubeDNS，成为了kubernetes集群内部的默认DNS组件

  1. $ kubectl get pods -n kube-system | grep dns    #查看coredns的pod
  2. coredns-74586cf9b6-fcmv6                   1/1     Running   13 (27h ago)   25d
  3. coredns-74586cf9b6-wfbn4                   1/1     Running   13 (27h ago)   25d
  4.  
  5. $ kubectl get pods -o wide -n kube-system  | grep dns
  6. coredns-74586cf9b6-fcmv6                   1/1     Running   13 (27h ago)   25d   172.16.235.232    k8s-master    <none>           <none>
  7. coredns-74586cf9b6-wfbn4                   1/1     Running   13 (27h ago)   25d   172.16.235.234    k8s-master    <none>           <none>
  8.  
  9. $ kubectl get deployments.apps -n kube-system  #经过名称反推coredns为deployment创建出来
  10. NAME                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
  11. calico-kube-controllers   1/1     1            1           25d
  12. coredns                   2/2     2            2           25d
  13. metrics-server            1/1     1            1           23d

2、查看服务的完整域名

1.创建一个clientpod，用于查看httpd服务的完整名字

2.在记录总可以看到，服务的IP地址对应的名称是httpd-svc.default.svc.cluster.local

  1. $ kubectl apply -f- <<EOF    #创建一个持续运行的Pod
  2. apiVersion: v1
  3. kind: Pod
  4. metadata:
  5.   name: clientpod
  6. spec:
  7.   containers:
  8.     - name: clientpod
  9.       image: busybox:1.28.3
  10.       args:
  11.       - /bin/sh  #指定解释器
  12.       - -c       
  13.       - sleep 3h #睡眠时间
  14. EOF

3.测试

  1. $ kubectl get service    #查看集群IP地址
  2. NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
  3. httpd-svc       NodePort    10.100.160.205   <none>        8080:30144/TCP   23h
  4. kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          25d #k8s自身的集群
  5.  
  6. $ nslookup 10.100.160.205    #查询DNS名
  7. ** server can't find 205.160.100.10.in-addr.arpa: NXDOMAIN 
  8. 无法解析，要在pod当中查，因为coredns是在集群内部
  10. $ kubectl exec -it clientpod -- /bin/sh #进入pod
  11. / # nslookup 10.100.160.205
  12. Server:    10.96.0.10    #服务器相关信息
  13. Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  15. Name:      10.100.160.205    #地址dns对应的是谁
  16. Address 1: 10.100.160.205 httpd-svc.default.svc.cluster.local
  18. / # nslookup httpd-svc.default.svc.cluster.local #一样可以解析
  19. Server:    10.96.0.10
  20. Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  22. Name:      httpd-svc.default.svc.cluster.local
  23. Address 1: 10.100.160.205 httpd-svc.default.svc.cluster.local
  25. / # wget httpd-svc.default.svc.cluster.local:8080
  26. Connecting to httpd-svc.default.svc.cluster.local:8080 (10.100.160.205:8080)
  27. index.html           100% |**************************************************|    45   0:00:00 ETA
  28. / # cat index.html #验证可以正常工作
  29. <html><body><h1>It works!</h1></body></html>

参考文档： 为容器设置启动时要执行的命令和参数 | Kubernetes

3、DNS记录

1.服务的DNS记录名称为：

        <服务名称>.<namespace>.svc.cluster.local

2.服务后端的deployment中Pod的DNS记录名称为：

        <PodIP>.<服务名称>.<namespace>.svc.cluster.local

3.ClientPod访问服务时，可以使用<服务名称>.<namespace>便携抵达服务、甚至在ClientPod与服务在同一namespace时，直接使用<服务名称>进行访问

  1. / # nslookup 172.16.126.7    #反向解析，查看podIP通过谁来解析
  2. Server:    10.96.0.10
  3. Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  4.  
  5. Name:      172.16.126.7
  6. Address 1: 172.16.126.7 172-16-126-7.httpd-svc.default.svc.cluster.local

四、Headless Service（无头服务）

1、Headless Service

1. 有的时候不需要或者不想要负载均衡，以及单独的Service IP，可以通过指定Cluster IP的值为“None” 来创建Headless Service
2. 对这类Service 并不会分配Cluster IP，kube-proxy不会处理他们，并且平台也不会为他们进行负载均衡和路由
3. 对定义了selector的Headless Service，意味着后端有一些提供业务的Pod，Endpoint控制器在API中创建了Endpoint记录，当通过域名访问服务时，流量会被直接转发到对应的Pod上

2、创建Headless Service

1. 创建一个简单的deployment和Headless Service。（区别多了一条clusterIP:None参数）

  1. $ kubectl apply -f- <<EOF
  2. apiVersion: apps/v1
  3. kind: Deployment
  4. metadata:
  5.   name: httpd
  6. spec:
  7.   replicas: 3
  8.   selector:
  9.     matchLabels:
  10.       app: httpd
  11.   template:
  12.     metadata:
  13.       labels:
  14.         app: httpd
  15.     spec:
  16.       containers:
  17.       - name: httpd
  18.         image: httpd
  19.         ports:
  20.         - containerPort: 80
  21. ---
  22. apiVersion: v1
  23. kind: Service
  24. metadata:
  25.   name: headless-svc
  26. spec:
  27.   selector:
  28.     app: httpd
  29.   ports:
  30.     - protocol: TCP
  31.       port: 80
  32.       targetPort: 80
  33.   clusterIP: None
  34. EOF

3、使用Headless Service

1.查看Headless Service的信息，可以看到没有IP地址

  1. $ kubectl get service
  2. NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
  3. headless-svc    ClusterIP   None             <none>        80/TCP           9s
  4. ...
  5. $ kubectl get endpoints
  6. NAME                                          ENDPOINTS                                             AGE
  7. headless-svc                                  172.16.126.7:80,172.16.194.102:80,172.16.194.103:80   2m38s
  8. ...

2.使用的时候利用DNS功能，通过访问“Headless-svc”或“headless-svc.default”来访问服务

观察看出，域名解析到的IP地址其实是Pod的IP地址

  1. $ kubectl exec -it clientpod -- /bin/sh
  2. / # nslookup headless-svc
  3. Server:    10.96.0.10
  4. Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
  5.  
  6. Name:      headless-svc    #解析出了3个IP
  7. Address 1: 172.16.126.7 172-16-126-7.httpd-svc.default.svc.cluster.local
  8. Address 2: 172.16.194.102 172-16-194-102.httpd-svc.default.svc.cluster.local
  9. Address 3: 172.16.194.103 172-16-194-103.httpd-svc.default.svc.cluster.local
  10. '解析到了后端Pod的IP，通过名字访问，访问的就是后端的Pod，只是做了转发功能

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