文章目录

怎么跟你说 Service的出现，就是 解决ip不固定的问题 ，怎么解决呢 ？ 听小刘慢慢道来

当Pod宕机后重新生成时，其IP等状态信息可能会变动，Service会根据Pod的Label对这些状态信息进行监控和变更，保证上游服务不受Pod的变动而影响。

一、Service 简介

1.1 Service 概念

Kubernetes Service定义了这样一种抽象： Service是一种可以访问 Pod逻辑分组的策略， Service通常是通过 Label Selector访问 Pod组。

Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有以下限制：只提供 4 层负载均衡能力，而没有 7 层功能，但有时我们可能需要更多的匹配规则来转发请求，这点上 4 层负载均衡是不支持的

s 1.2 Service 类型

Service在 K8s中有以下四种类型：

① ClusterIp

默认类型，自动分配一个仅 Cluster内部可以访问的虚拟 IP ② NodePort

在 ClusterIP基础上为 Service在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过 : NodePort来访问该服务。 ③ LoadBalancer

在 NodePort的基础上，借助 Cloud Provider创建一个外部负载均衡器，并将请求转发到 NodePort ④ ExternalName

把集群外部的服务引入到集群内部来，在集群内部直接使用。没有任何类型代理被创建，这只有 Kubernetes 1.7或更高版本的 kube-dns才支持。

1.3 Service 基础导论

• 客户端访问节点时通过 iptables实现的
• iptables规则是通过 kube-proxy写入的
• apiserver通过监控 kube-proxy去进行对服务和端点的监控
• kube-proxy通过 pod的标签（ lables）去判断这个断点信息是否写入到 Endpoints里

二、代理

2.1 VIP 和 Service 代理

在 Kubernetes集群中，每个 Node运行一个 kube-proxy进程。 kube-proxy负责为 Service实现了一种 VIP（虚拟 IP）的形式，而不是 ExternalName的形式。在 Kubernetes v1.0版本，代理完全在 userspace。在 Kubernetes v1.1版本，新增了 iptables代理，但并不是默认的运行模式。从 Kubernetes v1.2起，默认就是 iptables代理。在 Kubernetes v1.8.0-beta.0中，添加了 ipvs代理。

在 Kubernetes 1.14版本开始默认使用 ipvs代理。

在 Kubernetes v1.0版本， Service是 4 层（ TCP/ UDP over IP）概念。在 Kubernetes v1.1版本，新增了 Ingress API（ beta版），用来表示 7 层（ HTTP）服务

为何不使用 round-robin DNS？

DNS会在很多的客户端里进行缓存，很多服务在访问 DNS进行域名解析完成、得到地址后不会对 DNS的解析进行清除缓存的操作，所以一旦有他的地址信息后，不管访问几次还是原来的地址信息，导致负载均衡无效

2.2 代理模式分类

① userspace 代理模式 ② iptables 代理模式

③ ipvs 代理模式

ipvs代理模式中 kube-proxy会监视 Kubernetes Service对象和 Endpoints，调用 netlink接口以相应地创建 ipvs规则并定期与 Kubernetes Service对象和 Endpoints对象同步 ipvs规则，以确保 ipvs状态与期望一致。访问服务时，流量将被重定向到其中一个后端 Pod。

与 iptables类似， ipvs于 netfilter的 hook功能，但使用哈希表作为底层数据结构并在内核空间中工作。这意味着 ipvs可以更快地重定向流量，并且在同步代理规则时具有更好的性能。此外， ipvs为负载均衡算法提供了更多选项，例如：

• rr：轮询调度
• lc：最小连接数
• dh：目标哈希
• sh：源哈希
• sed：最短期望延迟
• nq：不排队调度

三、Service 使用

3.1 ClusterIp

ClusterIP主要在每个 node节点使用 iptables，将发向 ClusterIP对应端口的数据，转发到 kube-proxy中。然后 kube-proxy自己内部实现有负载均衡的方法，并可以查询到这个 service下对应 pod的地址和端口，进而把数据转发给对应的 pod的地址和端口。 为了实现图上的功能，主要需要以下几个组件的协同工作：

• apiserver：用户通过 kubectl命令向 apiserver发送创建 service的命令， apiserver接收到请求后将数据存储到 etcd中
• kube-proxy： Kubernetes的每个节点中都有一个叫做 kube-porxy的进程，这个进程负责感知 service、 pod的变化，并将变化的信息写入本地的 iptables规则中
• iptables：使用 NAT等技术将 virtualIP的流量转至 endpoint中

创建 myapp-deploy.yaml文件

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: myapp-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: myapp release: stabel template: metadata: labels: app: myapp release: stabel env: test spec: containers: - name: myapp image: wangyanglinux/myapp:v2 imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name: http containerPort: 80 

创建 Service信息：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp namespace: default spec: type: ClusterIP selector: app: myapp release: stabel ports: - name: http port: 80 targetPort: 80 

执行命令：

 [root@master service] deployment.apps/myapp-deploy created [root@master service] NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES myapp-deploy-6cc7c66999-5n2dj 1/1 Running 0 16s 10.244.1.26 worker1 <none> <none> myapp-deploy-6cc7c66999-dfgqb 1/1 Running 0 16s 10.244.1.27 worker1 <none> <none> myapp-deploy-6cc7c66999-wz6zk 1/1 Running 0 16s 10.244.2.30 worker2 <none> <none> [root@master service] Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a> [root@master service] service/myapp created [root@master service] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE myapp ClusterIP 10.104.96.7 <none> 80/TCP 8s [root@master service] IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 10.104.96.7:80 rr -> 10.244.1.26:80 Masq 1 0 0 -> 10.244.1.27:80 Masq 1 0 1 -> 10.244.2.30:80 Masq 1 0 1 [root@master service] myapp-deploy-6cc7c66999-5n2dj [root@master service] myapp-deploy-6cc7c66999-wz6zk [root@master service] myapp-deploy-6cc7c66999-dfgqb [root@master service] myapp-deploy-6cc7c66999-5n2dj 

3.2 Handless Service

有时不需要或不想要负载均衡，以及单独的 Service IP。遇到这种情况，可以通过指定 spec.clusterIP的值为 None来创建 Headless Service 。这类 Service并不会分配 Cluster IP， kube-proxy不会处理它们，而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由。

[root@master service] apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp-headless namespace: default spec: selector: app: myapp clusterIP: "None" ports: - port: 80 targetPort: 80 [root@master service] 

3.3 NodePort

NodePort的原理在于在 Node上开了一个端口，将向该端口的流量导入到 kube-proxy，然后由 kube-proxy进一步到给对应的 pod。

创建 Service信息：

apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp namespace: default spec: type: NodePort selector: app: myapp release: stabel ports: - name: http port: 80 targetPort: 80 

执行命令：

 [root@master service] service/myapp configured [root@master service] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE myapp NodePort 10.104.96.7 <none> 80:30333/TCP 46m [root@master service] tcp6 0 0 :::30333 :::* LISTEN 3459/kube-proxy C:\Users\MrHu>curl 192.168.182.100:30333/hostname.html myapp-deploy-6cc7c66999-5n2dj 

3.4 LoadBalancer

LoadBalancer和 NodePort其实是同一种方式。区别在于 LoadBalancer比 NodePort多了一步，就是可以调用 Cloud provider去创建 LB来向节点导流。

3.5 ExternalName

这种类型的 Service通过返回 CNAME和它的值，可以将服务映射到 externalName字段的内容( 例： hub.hc.com )。 ExternalName Service是 Service的特例，它没有 selector，也没有定义任何的端口和 Endpoint。相反的，对于运行在集群外部的服务，它通过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务。

kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service-1 namespace: default spec: type: ExternalName externalName: hub.hc.com 

当查询主机 my-service.defalut.svc.cluster.local时，集群的 DNS服务将返回一个值 hub.hc.com的 CNAME记录。访问这个服务的工作方式和其他的相同，唯一不同的是重定向发生在 DNS层，而且不会进行代理或转发。

四、Ingress

4.1 Ingress 简介

Service只支持4层负载均衡，而Ingress有7层功能

Nginx可以通过虚拟主机域名区分不同的服务，而每个服务通过 upstream进行定义不同的负载均衡池，再加上 location进行负载均衡的反向代理，在日常使用中只需要修改 nginx.conf即可实现，但是在 K8S中又该如何实现这种方式调度呢？

K8S引入了 ingress自动进行服务的调度， ingress包含两大组件： ingress controller和 ingress。

• ingress：修改 Nginx配置操作被抽象成了 ingress对象，
• ingress controller： ingress controller通过与 kubernetes API交互，动态的去感知进集群中 Ingress规则变化，然后读取它，然后读取它，按照它自己的模板生成一段 nginx配置，再写到 nginx Pod中，最后 reload以下，工作流程如下图：

Ingress 的安装

① 下载 Ingress镜像：

[root@master ingress] REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller 0.25.0 02149b6f439f 13 months ago 508MB 

② 拷贝配置文件 mandatory.yaml、 service-nodeport.yaml，位置参考 https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/tree/nginx-0.25.0/deploy/static。

③ 部署 ingress-controller对外提供服务：

 [root@master ingress] [root@master ingress] NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-ingress-controller-7995bd9c47-kldqr 1/1 Running 0 13h 

④ 给 ingress-controller建立一个 servcie，接收集群外部流量

 [root@master ingress] [root@master ingress] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE ingress-nginx NodePort 10.106.6.160 <none> 80:31347/TCP,443:32445/TCP 13h 

4.2 Ingress HTTP 代理访问

创建 deployment和 svc

[root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nginx-dm spec: replicas: 2 template: metadata: labels: name: nginx spec: containers: - name: nginx image: wangyanglinux/myapp:v1 imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - containerPort: 80 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-svc spec: ports: - port: 80 targetPort: 80 protocol: TCP selector: name: nginx [root@master ingress] [root@master ingress] NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-dm-7d967c7ff5-kvz6f 1/1 Running 0 5m20s nginx-dm-7d967c7ff5-wk4jv 1/1 Running 0 5m21s [root@master ingress] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE nginx-svc ClusterIP 10.100.57.201 <none> 80/TCP 16m 

创建 ingress:

[root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: nginx-test spec: rules: - host: www1.hc.com http: paths: - path: / backend: serviceName: nginx-svc servicePort: 80 [root@master ingress] [root@master ingress] NAME HOSTS ADDRESS PORTS AGE nginx-test www1.hc.com 80 23s [root@master ingress] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE ingress-nginx NodePort 10.106.6.160 <none> 80:31347/TCP,443:32445/TCP 13h 

在 Window系统中配置 hosts后进行访问：

C:\Users\MrHu>curl www1.hc.com:31347/hostname.html nginx-dm-7d967c7ff5-wk4jv 

4.3 Ingress HTTPS 代理访问

创建证书，以及 cert存储方式：

[root@master cert] [root@master cert] secret/tls-secret created [root@master cert] NAME TYPE DATA AGE default-token-cjdrb kubernetes.io/service-account-token 3 6d14h tls-secret kubernetes.io/tls 

创建 deployment和 svc:

[root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: nginx-https spec: replicas: 2 template: metadata: labels: name: nginx2 spec: containers: - name: nginx image: wangyanglinux/myapp:v2 imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - containerPort: 80 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-svc-2 spec: ports: - port: 80 targetPort: 80 protocol: TCP selector: name: nginx2 [root@master ingress] 

创建 ingress：

[root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: nginx-https spec: tls: - hosts: - www2.hc.com secretName: tls-secret rules: - host: www2.hc.com http: paths: - path: / backend: serviceName: nginx-svc-2 servicePort: 80 [root@master ingress] [root@master ingress] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE nginx-svc-2 ClusterIP 10.106.108.145 <none> 80/TCP 10m [root@master ingress] NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE ingress-nginx NodePort 10.106.6.160 <none> 80:31347/TCP,443:32445/TCP 14h 

在 Window系统中配置 hosts后进行访问：

4.4 进行 BasicAuth

[root@master ingress] [root@master ingress] [root@master ingress] [root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: ingress-with-auth annotations: nginx.ingress.kubernetes.io/auth-type: basic nginx.ingress.kubernetes.io/auth-secret: basic-auth nginx.ingress.kubernetes.io/auth-realm: 'Authentication Required - foo' spec: rules: - host: auth.hc.com http: paths: - path: / backend: serviceName: nginx-svc-2 servicePort: 80 [root@master ingress] [root@master ingress] NAME HOSTS ADDRESS PORTS AGE ingress-with-auth auth.hc.com 80 15s nginx-https www2.hc.com 80, 443 23m 

在 Window系统中配置 hosts后进行访问：

4.5 Nginx进行重写

Nginx重写字段： 创建 ingress：

[root@master ingress] apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: nginx-re annotations: nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: http://www1.hc.com:31347/hostname.html spec: rules: - host: re.hc.com http: paths: - path: / backend: serviceName: nginx-svc servicePort: 80 [root@master ingress] 

在 Window系统中配置 hosts后进行访问 re.hc.com:31347：

你只管学习，我来负责记笔记😲 关注公众号！ ,更多笔记，等你来拿，谢谢